2020版高考物理一輪復習 全程訓練計劃 課練24 實驗：測定金屬的電阻率 描繪小燈泡的伏安特性曲線（含解析）.doc

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實驗：測定金屬的電阻率 描繪小燈泡的伏安特性曲線 小題狂練 小題是基礎　練小題　提分快 1.[2019廣東省汕頭市潮南實驗學校摸底]測定一卷阻值約為30 Ω的金屬漆包線的長度，實驗室提供下列器材： A．電流表A：量程0.6 A，內阻RA約為20 Ω B．電壓表V：量程15 V，內阻RV約為4 kΩ C．學生電源E：可提供20 V直流電壓 D．滑動變阻器R1：阻值范圍0～10 Ω E．滑動變阻器R2：阻值范圍0～500 Ω F．電鍵S及導線若干 (1)為了較準確地測量該漆包線的電阻，滑動變阻器應選擇________(選填“R1”或“R2”)，并將圖1方框中的電路圖補畫完整． (2)根據(jù)正確的電路圖進行測量，某次實驗中電壓表與電流表的示數(shù)如圖2和圖3所示，則電壓表的讀數(shù)U為________V，電流表的讀數(shù)I為________A. (3)已知這種漆包線金屬絲的直徑為d，材料的電阻率為ρ，則這一卷漆包線的長度L＝________(用U、I、d、ρ表示)． 答案：(1)R1　電路圖見解析　(2)13.5　0.46　(3) 解析： (1)題目中給出的電源電壓為20 V，而給出的電壓表量程為15 V，為了便于控制，采用滑動變阻器分壓接法，故滑動變阻器選最大阻值較小的D；由于電流表的內阻與漆包線的阻值相差不多，測量電路應用電流表外接法，電路圖如圖所示；(2)電壓表量程為15 V，故最小分度為0.5 V，讀數(shù)為13.5 V，電流表量程為0.6 A，最小分度為0.02 A，則讀數(shù)為0.46 A；(3)由電阻公式可知：RL＝＝ρ＝ρ，得漆包線的長度L＝. 2．[2019河北省名校聯(lián)盟一測]冬春季節(jié)降水量少，廣東沿海附近江河水位降低，漲潮時海水倒灌，出現(xiàn)所謂的“咸湖”現(xiàn)象，因此沿海地區(qū)城市自來水的離子濃度增高，水質受到影響，為了研究“咸湖”出現(xiàn)的規(guī)律，某同學設計了一個檢測河水電阻率的實驗，他在一根均勻的長玻璃管兩端裝上兩個橡膠塞和鉑電極，如圖1所示，兩電極相距L＝0.314 m，其間充滿待測的河水，安裝前他用如圖2所示的游標卡尺測量玻璃管的內徑，結果如圖3所示，他還選用了以下儀器：量程15 V、內阻約300 kΩ的電壓表；量程300 μA、內阻約50 Ω的電流表；最大阻值為1 kΩ的滑動變阻器；電動勢E＝12 V、內阻r＝6 Ω的電池，開關一只以及導線若干．圖4坐標中包括坐標為(0,0)的點在內的8個點表示他測得的8組電流I、電壓U的值，根據(jù)以上材料完成以下問題． (1)測量玻璃管的內徑時，應將圖2中游標卡尺的A、B、C三部分中的________與玻璃管內壁接觸(填代號)． (2)玻璃管的內徑d＝________mm. (3)圖5中的實物儀器有一部分已連線，將其他部分連接成能測出圖4數(shù)據(jù)的實物連接圖． (4)河水的電阻率ρ＝________(結果保留兩位有效數(shù)字)． 答案：(1)A　(2)5.50　(3)見解析　(4)7.6 Ωm 解析：(1)根據(jù)游標卡尺的使用方法可知，測量玻璃管內徑時，應用題圖2游標卡尺的A部分與玻璃管的內徑接觸．(2)游標卡尺讀數(shù)為d＝5 mm＋100.05 mm＝5.50 mm.(3)在測量水柱的電阻時，滑動變阻器應用分壓式接法，由題給數(shù)據(jù)知水柱的電阻遠大于電流表內阻，所以電流表應用內接法，實物連線圖如圖1所示．(4)在坐標圖中畫出U—I圖線如圖2所示，由U—I圖象可求出水柱電阻R＝＝ Ω＝1105 Ω，再根據(jù)S＝及R＝ρ，可解得ρ＝＝ Ωm＝7.6 Ωm. 3．[2019江蘇省蘇州調研]某實驗小組在“測定金屬絲的電阻率”的實驗過程中： (1)小組同學正確操作獲得金屬絲的直徑以及電流表、電壓表的讀數(shù)如圖甲、乙、丙所示，則它們的讀數(shù)依次是________mm、________A、______ V. (2)已知實驗中所用的滑動變阻器阻值范圍為0～10 Ω，電流表內阻約幾歐，電壓表內阻約幾十千歐，電源為干電池組(不宜在長時間、大功率狀況下使用)，電源電動勢E＝4.5 V，內阻較小，則A、B兩電路圖中，________(選填字母符號)電路為本次實驗應當采用的電路，但用此電路測量的金屬絲電阻會偏________(選填“大”或“小”)． (3)若已知實驗所用的電流表內阻的準確值RA＝2.0 Ω，那么能準確測量出金屬絲電阻Rx的電路應是兩電路圖中的________(選填字母代號)，使用該電路實驗時，電流表示數(shù)為I、電壓表示數(shù)為U，則金屬絲電阻Rx＝________(用題中字母代號表示)． 答案：(1)0.999(0.998～1.000)　0.42　2.27(2.25～2.29)　(2)A　小　(3)B?。璕A 解析：(1)螺旋測微器固定部分為0.5 mm，可動部分可估讀為49.90.01 mm，故讀數(shù)為：0.5 mm＋49.90.01 mm＝0.999 mm；電流表量程為0.6 A，則最小刻度為0.02 A，故讀數(shù)為0.42 A；電壓表量程為3 V，最小刻度為0.1 V，故讀數(shù)為2.27 V．(2)因電源不能在大功率下長時間使用，則本實驗中滑動變阻器應采用限流接法；同時電壓表內阻較大，由以上讀數(shù)可知，待測電阻的阻值約為5 Ω，故采用電流表外接法誤差較??；在實驗中電壓表示數(shù)準確，但電流測量的是干路電流，故電流表示數(shù)偏大，則由歐姆定律得出的結果偏?。赃xA電路，此電路測量的金屬絲電阻會偏小．(3)因已知電流表內阻的準確值，則可以利用電流表內接法準確求出待測電阻，故應選B電路；待測電阻及電流表的總電阻R總＝，則待測電阻Rx＝R總－RA＝－RA. 4．[2019四川省龍泉一中模擬]要測量某種合金絲的電阻率． (1)若合金絲長度為L，直徑為D，阻值為R，則其電阻率ρ＝________.用螺旋測微器測合金絲的直徑如圖甲所示，讀數(shù)為________mm. (2)圖乙是測量合金絲阻值的原理圖，S2是單刀雙擲開關．根據(jù)原理圖在圖丙中將實物圖補充完整． (3)閉合S1，當S2處于位置a時，電壓表和電流表的示數(shù)分別為U1＝1.35 V，I1＝0.30 A；當S2處于位置b時，電壓表和電流表的示數(shù)分別為U2＝0.92 V，I2＝0.32 A．根據(jù)以上測量數(shù)據(jù)判斷，當S2處于位置__________(選填“a”或“b”)時，測量相對準確，測量值Rx＝__________Ω(結果保留兩位有效數(shù)字)． 答案：(1)　0.650　(2)實物圖見解析　(3)b　2.9 解析：(1)合金絲電阻：R＝ρ＝ρ，則電阻率：ρ＝；由題圖甲可知，其讀數(shù)為：0.5 mm＋15.00.01 mm＝0.650 mm；(2)實物圖如圖所示；(3)根據(jù)||＝＝0.32，而＝＝0.07，可知，電壓表變化較大，電流表內阻影響較大，因此電流表必須外接，即S2處于位置b，根據(jù)歐姆定律，則有：Rx＝ Ω＝2.9 Ω. 5．[2019山西省忻州一中模擬]要測繪一個標有“3V　1.5 W”的小燈泡的伏安特性曲線，備有下列器材： A．電壓表(量程3 V，內阻約6 kΩ)； B．電壓表(量程15 V，內阻約30 kΩ)； C．電流表(量程0.6 A，內阻約0.5 Ω)； D．電流表(量程3 A，內阻約0.1 Ω)； E．滑動變阻器(阻值范圍0～5 Ω)； F．滑動變阻器(阻值范圍0～100 Ω)； G．直流電源(3 V，內阻不計)； H．開關、導線若干． (1)要求多次測量并使電壓表讀數(shù)從零開始連續(xù)可調，上述器材中電壓表應選用____________；電流表應選用__________；滑動變阻器應選用____________．(以上均填寫器材前字母) (2)請將圖甲中的實物電路圖用筆畫線代替導線補充完整． (3)圖乙為某同學根據(jù)正確的實驗電路所測的幾組數(shù)據(jù)畫出的U—I圖象，圖象是一條曲線而不是直線的原因是______________________；從圖象中可求得小燈泡電壓為1.8 V時小燈泡的實際功率為________ W. 答案：(1)A　C　E　(2)實物圖連接見解析 (3)小燈泡的電阻會隨溫度的升高而增大　0.72 解析：(1)燈泡額定電壓為3 V，故電壓表應選擇3 V量程的A；由P＝可知，I＝＝ A＝0.5 A，故電流表應選擇C；本實驗要求電流從零開始調節(jié)，滑動變阻器應采用分壓接法，故滑動變阻器應選用最大阻值較小的E.(2)本實驗采用滑動變阻器分壓接法，同時因燈泡內阻較小，故應選用電流表外接法；如圖所示．(3)燈泡電阻隨溫度的升高而增大，因此圖象為曲線；當電壓為1.8 V時，電流為0.4 A，則功率P＝UI＝1.80.4 W＝0.72 W. 6．[2019河北省承德二中模擬]某同學描繪小燈泡的伏安特性曲線，實驗器材有： 電壓表：量程為3 V，內阻為3 kΩ 電流表：量程為0.6 A，內阻約為2 Ω 定值電阻R0：阻值為1 kΩ 小燈泡L：額定電壓為3.8 V 滑動變阻器R：阻值范圍為0～10 Ω 電池E：電動勢為6 V 開關S，導線若干． 該同學按如圖甲所示的電路進行實驗，通過正確實驗操作和讀數(shù)，得到了幾組電壓表的示數(shù)和電流表的示數(shù)，部分數(shù)據(jù)如下表： 電流(A) 0.085 0.155 0.212 0.235 0.278 0.315 電壓(V) 0.17 0.60 1.20 1.50 2.10 2.70 (1)當電壓表示數(shù)為1.20 V時，小燈泡兩端的電壓為________V．(保留三位有效數(shù)字) (2)在圖乙中畫出小燈泡的伏安特性曲線． (3)若把這個小燈泡與電動勢為3 V、內阻為10 Ω的干電池連接成閉合電路，此時小燈泡的電阻為________Ω，實際功率為________W．(結果保留兩位有效數(shù)字) 答案：(1)1.60　(2)見解析　(3)6.6　0.21 解析：(1)由題圖甲可知，電壓表與定值電阻串聯(lián)后并聯(lián)接在燈泡兩端，則燈泡的實際電壓為電壓表兩端電壓與定值電阻兩端電壓之和，則可知U1＝(RV＋R0)＝(3＋1) V＝1.60 V；(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)利用描點法可得出對應的I—U圖象，如圖所示；(3)若把這個小燈泡與電動勢為3 V、內阻為10 Ω的干電池連接成閉合電路，電池的路端電壓與燈泡兩端的電壓相等，作出電源的伏安特性曲線，則兩圖線的交點表示燈泡的工作點，由圖可知，燈泡的電壓為1.18 V，電流為0.18 A；由歐姆定律可知，燈泡內阻RL＝＝ Ω＝6.6 Ω，燈泡的功率P＝UI＝1.180.18 W＝0.21 W. 課時測評 綜合提能力　課時練　贏高分 1.[2018全國卷Ⅲ]一課外實驗小組用如圖所示的電路測量某待測電阻Rx的阻值，圖中R0為標準定值電阻(R0＝20.0 Ω)；可視為理想電壓表；S1為單刀開關，S2為單刀雙擲開關；E為電源；R為滑動變阻器．采用如下步驟完成實驗： (1)按照實驗原理線路圖(a)，將圖(b)中實物連線； 　 (2)將滑動變阻器滑動端置于適當?shù)奈恢?，閉合S1； (3)將開關S2擲于1端，改變滑動變阻器滑動端的位置，記下此時電壓表的示數(shù)U1；然后將S2擲于2端，記下此時電壓表的示數(shù)U2. (4)待測電阻阻值的表達式Rx＝________(用R0、U1、U2表示)． (5)重復步驟(3)，得到如下數(shù)據(jù)： 1 2 3 4 5 U1/V 0.25 0.30 0.36 0.40 0.44 U2/V 0.86 1.03 1.22 1.36 1.49 3.44 3.43 3.39 3.40 3.39 (6)利用上述5次測量所得的平均值，求得Rx＝____ Ω.(保留1位小數(shù)) 答案：(1)實物連線如圖 (4)R0　(6)48.2 解析：(1)根據(jù)原理圖，沿電流的流向依次連接． ①先將E、R、S1連接起來，組成閉合回路． ②將R0、Rx與R連接起來． ③將、S2與Rx連接起來． (4)由于為理想電壓表，故S2接1、或接2時流過R0、Rx的電流相等． 根據(jù)部分電路歐姆定律和串聯(lián)電路的特點得 ＝ 解得Rx＝R0 (6)將各次的代入Rx＝R0得 Rx1＝48.8 Ω　Rx2＝48.6 Ω　Rx3＝47.8 Ω　Rx4＝48.0 Ω　Rx5＝47.8 Ω 然后求平均值，即Rx＝＝48.2 Ω. 2．[2018全國卷Ⅰ]某實驗小組利用如圖(a)所示的電路探究在25 ℃～80 ℃范圍內某熱敏電阻的溫度特性．所用器材有：置于溫控室(圖中虛線區(qū)域)中的熱敏電阻RT，其標稱值(25 ℃時的阻值)為900.0 Ω；電源E(6 V，內阻可忽略)；電壓表(量程150 mV)；定值電阻R0(阻值20.0 Ω)，滑動變阻器R1(最大阻值為1 000 Ω)；電阻箱R2(阻值范圍0～999.9 Ω)；單刀開關S1，單刀雙擲開關S2. 實驗時，先按圖(a)連接好電路，再將溫控室的溫度t升至80.0 ℃.將S2與1端接通，閉合S1，調節(jié)R1的滑片位置，使電壓表讀數(shù)為某一值U0；保持R1的滑片位置不變，將R2置于最大值，將S2與2端接通，調節(jié)R2，使電壓表讀數(shù)仍為U0；斷開S1，記下此時R2的讀數(shù)．逐步降低溫控室的溫度t，得到相應溫度下R2的阻值，直至溫度降到25.0 ℃.實驗得到的R2－t數(shù)據(jù)見下表. t/℃ 25.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 R2/Ω 900.0 680.0 500.0 390.0 320.0 270.0 240.0 回答下列問題： (1)在閉合S1前，圖(a)中R1的滑片應移動到________(填“a”或“b”)端； (2)在圖(b)的坐標紙上補齊數(shù)據(jù)表中所給數(shù)據(jù)點，并作出R2－t曲線； (3)由圖(b)可得到RT在25 ℃～80 ℃范圍內的溫度特性．當t＝44.0 ℃時，可得RT＝______ Ω； (4)將RT握于手心，手心溫度下R2的相應讀數(shù)如圖(c)所示，該讀數(shù)為________ Ω，則手心溫度為________ ℃. 答案：(1)b　(2)如圖所示 (3)450　(4)620.0　33.0 解析：(1)閉合開關S1前，應讓滑片移動到b端，使滑動變阻器連入電路的阻值最大． (3)由圖象可知t＝44.0 ℃時，電阻的阻值為450 Ω. (4)由圖(c)可得電阻箱阻值為620.0 Ω，由圖象可得溫度約為33.0 ℃. 3．[2019吉林省長春一測]為了測量某待測電阻Rx的阻值(約為30 Ω)，有以下器材可供選擇： 電流表A1(量程為0～50 mA，內阻約為10 Ω)； 電流表A2(量程為0～3 A，內阻約為0.12 Ω)； 電壓表V1(量程為0～3 V，內阻很大)； 電壓表V2(量程為0～15 V，內阻很大)； 電源E(電動勢約為3 V，內阻約為0.2 Ω)； 定值電阻R(20 Ω，允許最大電流為1.0 A)； 滑動變阻器R1(0～10 Ω，允許最大電流為2.0 A)； 滑動變阻器R2(0～1 kΩ，允許最大電流為0.5 A)； 單刀單擲開關S一個，導線若干． 根據(jù)以上器材設計電路，要求測量范圍盡可能大、測量精確度高． (1)電流表應選____________，電壓表應選____________，滑動變阻器應選____________(填寫器材符號)． (2)請在虛線框內畫出測量電阻Rx阻值的實驗電路圖(并在電路圖中標出所用元件的對應符號)． (3)若電壓表示數(shù)為U，電流表示數(shù)為I，則待測電阻Rx的表達式為Rx＝____________. 答案：(1)A1　V1　R1　(2)如圖所示　(3)－R(－20 Ω也對) 解析：(1)因電源電壓約為3 V，故電壓表量程應選擇0～3 V，即選電壓表V1；因待測電阻約為30 Ω，則電路中的最大電流約為100 mA,0～3 A的電流表量程太大，應選用量程為0～50 mA的電流表，故選電流表A1；根據(jù)題意可知，電路應采用分壓式接法，滑動變阻器應選用最大阻值較小的R1.(2)為了使測量范圍盡可能大，同時為了提高實驗的精確度，根據(jù)電壓表和電流表量程、待測電阻阻值分析可知，需將定值電阻接入電路與待測電阻串聯(lián)；電壓表的內阻很大，分流較小，故采用電流表外接法．(3)由歐姆定律可知R＋Rx＝，可得Rx＝－R. 4．[2019江蘇省南京調研] 圖甲是用來測量某電阻絲(阻值約二十歐姆)材料的電阻率的電路圖．實驗中把電阻絲拉直后固定在接線柱a和b上，移動滑片改變接觸點P的位置，可改變接入電路中電阻絲的長度．實驗可供選擇的器材還有： 器材編號 器材名稱 規(guī)格與參數(shù) A 電源E 電動勢3.0 V，內阻未知 B 電流表A1 量程0～ 100 mA，內阻約為5 Ω C 電流表A2 量程0～0.6 A，內阻約為0.2 Ω D 電阻箱R 0～999.9 Ω E 開關、導線 若干 實驗操作如下： a．用螺旋測微器在電阻絲上三個不同的位置分別測量電阻絲的直徑d； b．將選用的實驗器材，按照圖甲連接實驗電路； c．調節(jié)電阻箱使其接入電路中的電阻值較大； d．接觸點P在電阻絲上某位置時，閉合開關，調整電阻箱的阻值，使電流表滿偏，然后斷開開關，記錄電阻箱的阻值R和接入電路的電阻絲長度l； e．改變接觸點P的位置，閉合開關，調整電阻箱的阻值，使電流表再次滿偏；重復多次，記錄每一次電阻箱的阻值R和接入電路的電阻絲長度l； f．斷開開關，整理好器材，進行實驗數(shù)據(jù)分析． (1)某次測量電阻絲直徑d時，螺旋測微器示數(shù)如圖乙所示，d＝________ mm； (2)實驗中電流表應選擇________(選填供選器材前的編號)； (3)用記錄的多組電阻箱的阻值R和對應的接入電路中電阻絲長度l的數(shù)據(jù)，繪出了如圖丙所示的R—l關系圖線，圖線在R軸的截距為R0，在l軸的截距為l0，那么電阻絲的電阻率表達式ρ＝________(用R0、l0、d表示)； (4)本實驗中，電流表的內阻對電阻率的測量結果______(選填“有”或“無”)影響，這是因為_________________． 答案：(1)0.730(0.728～0.732均可)　(2)B　(3)　(4)無　見解析 解析：(1)螺旋測微器的讀數(shù)為：d＝0.5 mm＋23.00.01 mm＝0.730 mm；(2)電阻絲的電阻在二十歐姆左右，電源電動勢為3 V，則電路中的電流約0.15 A，所以電流表應選B；(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律：E＝Ig(R＋Rl＋r＋RA1)，又Rl＝ρ，聯(lián)立解得：R＝－r－－RA1，由題圖丙可知：＝＝，解得：ρ＝；(4)由(3)可知電流表的內阻對測量電阻絲的電阻率無影響． 5．[2019山西重點中學聯(lián)考]太陽能電池板在有光照時，可以將光能轉化為電能，在沒有光照時，可以視為一個電學器件．某實驗小組根據(jù)測繪小燈泡伏安特性曲線的實驗方法，探究一個太陽能電池板在沒有光照時(沒有儲存電能)的I—U特性．所用的器材包括：太陽能電池板，電源E，電流表A，電壓表V，滑動變阻器R，開關S及導線若干． (1)為了達到上述目的，實驗電路應選用圖甲中的______(選填“a”或“b”)． (2)該實驗小組根據(jù)實驗得到的數(shù)據(jù)，描點繪出了如圖乙所示的I—U圖象．由圖乙可知，當電壓小于2.00 V時，太陽能電池板的電阻__________(選填“很大”或“很小”)；當電壓為2.80 V時，太陽能電池板的電阻為__________Ω. (3)當有光照射時，太陽能電池板可視為電源，其路端電壓與總電流的關系如圖丙所示，分析該曲線可知，該太陽能電池板視為電源時的電動勢為________V；若把它與阻值為1 kΩ的電阻連接構成一個閉合電路，在該光照射情況下，該太陽能電池板的效率是________%.(結果保留三位有效數(shù)字) 答案：(1)a　(2)很大　1 000 (3)2.80　64.3(64.1～64.5之間均可) 解析：(1)用題圖甲中a電路可以在太陽能電池板上得到從零開始的電壓，從而得到太陽能電池板的伏安特性曲線，故應選a.(2)由題圖乙可知，當電壓小于2.00 V時，通過太陽能電池板的電流為零，故太陽能電池板的電阻很大；當電壓為2.80 V時，電流為2.80 mA，則太陽能電池板的電阻為R′＝＝1 000 Ω.(3)U—I圖線縱軸截距表示電源電動勢，太陽能電池板視為電源時的電動勢為2.80 V；若把它與阻值為1 kΩ的電阻連接構成一個閉合電路，則畫出此電阻的U—I圖線與太陽能電池板的U—I圖線交于一點，讀出U＝1.80 V，I＝1.80 mA，該太陽能電池板的效率是η＝＝100%≈64.3%. 6．[2019河南省豫南九校聯(lián)考]為測繪一個標有“4V　2.4 W”的小電風扇(線圈電阻恒定)的U—I圖線，電風扇兩端的電壓需要從零逐漸增加到4 V，并便于操作，實驗室備有下列器材： A．電池組(電動勢為4.5 V，內阻約為1 Ω) B．電壓表(量程為0～6 V，內阻約為4 kΩ) C．電流表A1(量程為0～0.6 A，內阻約為0.2 Ω) D．電流表A2(量程為0～3 A，內阻約為0.05 Ω) E．滑動變阻器R1(最大阻值20 Ω，額定電流1 A) F．滑動變阻器R2(最大阻值1 750 Ω，額定電流0.3 A) G．開關和導線若干 (1)實驗中所用的電流表應選________(選填“C”或“D”)，滑動變阻器應選 (選填“E”或“F”)． (2)請用筆畫線代替導線將實物圖(圖甲)連接成符合這個實驗要求的電路． (3)閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，當電壓表示數(shù)大于0.5 V時電風扇才開始轉動，小電風扇的U—I圖象如圖乙所示，則電風扇的電阻為________Ω，正常工作時的機械功率為________W. 答案：(1)C　E　(2)見解析　(3)2.5　1.5 解析：(1)電風扇的額定電流I＝＝0.6 A，從讀數(shù)誤差的角度考慮，電流表選擇C，電風扇的電阻比較小，則滑動變阻器選擇最大阻值較小的E時誤差較小，調節(jié)也方便；(2)因為電壓、電流需從零開始測量，則滑動變阻器采用分壓式接法，電風扇的電阻約6.67 Ω，遠小于電壓表內阻，屬于小電阻，電流表采用外接法，實物圖的連接如圖所示；(3)電壓表示數(shù)小于0.5 V時電風扇沒轉動，根據(jù)歐姆定律得R＝＝ Ω＝2.5 Ω，正常工作時電壓為4 V，根據(jù)圖象知電流為0.6 A，則電風扇發(fā)熱功率P′＝0.362.5 W＝0.9 W，則機械功率P″＝(2.4－0.9) W＝1.5 W. 7. 有一根細長而均勻的金屬管線樣品，橫截面如圖所示．此金屬材料重1～2 N，長約為30 cm，電阻約為10 Ω.已知這種金屬的電阻率為ρ，密度為ρ0.因管內中空部分截面積形狀不規(guī)則，無法直接測量，請設計一個實驗方案，測量中空部分的截面積S0，現(xiàn)有如下器材可選： A．毫米刻度尺 B．螺旋測微器 C．電流表(0～600 mA,1.0 Ω) D．電流表(0～3 A,0.1 Ω) E．電壓表(0～3 V,6 kΩ) F．滑動變阻器(0～20 Ω，0.5 A) G．滑動變阻器(0～10 kΩ，2 A) H．蓄電池(6 V,0.05 Ω) I．開關一個，帶夾子的導線若干 (1)除待測金屬管線外，還應選用的器材有__________________(只填器材前的字母)． (2)在方框中畫出你所設計方案的實驗電路圖，并把所選儀器連成實際測量電路． (3)實驗中要測量的物理量有：__________________；計算金屬管線內部空間截面積S0的表達式為S0＝________. 答案：(1)ABCEFHI　(2)如圖所示 (3)橫截面邊長a、管線長度L、管線兩端電壓U、通過管線的電流I　a2－ 解析：(1)本實驗需要用伏安法測量電阻，根據(jù)歐姆定律有R＝，同時要結合電阻定律公式R＝ρ求解截面積，故要用電壓表測量電壓，用電流表測量電流，用刻度尺測量長度，用螺旋測微器測量邊長．當然，要組成電路，還需要電源、開關、導線以及滑動變阻器．由于電阻通電電流較大時升溫明顯，影響電阻率，故要小電流，電流表選擇較小量程．(2)由于要求盡可能測出多組有關數(shù)值，故滑動變阻器要采用分壓式接法，金屬管線電阻較小，因此電流表采用外接法．(3)根據(jù)歐姆定律有R＝，根據(jù)電阻定律公式有R＝ρ，由此解得S＝.因此要用螺旋測微器測橫截面邊長a，用毫米刻度尺測金屬管線長度L，用電壓表測金屬管線兩端電壓U，用電流表測通過金屬管線的電流I，因此金屬管線內部空間截面積S0的表達式為S0＝a2－. 8．小明在實驗室中發(fā)現(xiàn)一個外觀上像電阻的未知元件D，設計了如圖甲所示電路進行實驗探究，請按要求回答問題： (1)小明按圖甲連接好電路，閉合開關S，將滑動變阻器滑片緩慢地從a端移到b端，發(fā)現(xiàn)起始階段電壓表的示數(shù)逐漸 增大，后續(xù)階段電壓表示數(shù)保持6 V不變，若D為電阻元件，則該過程中它的電阻值的變化情況可能是(　　) A．阻值一直為0 B．阻值先不變，后階段變小 C．阻值恒定且遠大于R2 D．阻值先不變，后階段變大 (2)根據(jù)元件D銘牌上的部分信息，小明從網(wǎng)絡獲知該元件為穩(wěn)壓二極管，它有正負極之分，在電路中當D的正極接高電勢時，其i－u線如圖乙中OC所示，當D的負極接高電勢時，其i－u線如圖乙中OAB所示，其中AB段為D的穩(wěn)壓工作區(qū)，由此可判斷圖甲中D的黑色端是它的________極(填“正”或“負”)． (3)小明接著設計了用多用電表歐姆擋按圖丙對該元件進行探究，圖丙中虛線框部分是其內部等效電路，已知電源電動勢E＝9 V，電表滿偏電流Ig＝3 mA.實驗時小明先進行歐姆調零，則調零后多用電表內部總電阻為________Ω；調零后按圖丙連接元件D進行測量，若D恰好處于穩(wěn)壓工作區(qū)，則此時測得元件D的阻值應為________Ω. 答案：(1)B　(2)負　(3)3 000(或3103)　6 000(或6103) 解析：(1)因在滑片移動過程中，發(fā)現(xiàn)起始階段電壓表的示數(shù)逐漸增大，后續(xù)階段電壓表示數(shù)保持6 V不變，則知元件阻值先不變，后階段變小，故B正確．(2)結合第(1)問中所給條件，可知D元件黑色部分為負極．(3)由R總＝，解得R總＝3 000 Ω；D恰好處于穩(wěn)壓工作區(qū)時，其兩端電壓U＝6 V，而U＝，解得RD＝6 000 Ω.