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試題詳情
超導(dǎo)是當(dāng)今材料科學(xué)研究的重點(diǎn)，某大學(xué)超導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室研制成功了釔鋇銅氧（YBCO）超導(dǎo)線材，該線材在94K時(shí)，將呈現(xiàn)超導(dǎo)特征，但常溫下，仍然為一般導(dǎo)體．實(shí)驗(yàn)小組為了測(cè)量常溫下YBCO線材的電阻率；
①如圖1，用多用電表×1Ω擋粗測(cè)其電阻為6Ω，用螺旋測(cè)微器測(cè)其直徑為 2.095±0.0012.095±0.001mm,游標(biāo)卡尺測(cè)其長(zhǎng)度是 36.236.2mm.
②實(shí)驗(yàn)室還備有實(shí)驗(yàn)器材如下：
A．電壓表V1（量程3V，內(nèi)阻約為15kΩ）
B．電壓表V2（量程15V，內(nèi)阻約為75kΩ）
C．電流表A1（量程3A，內(nèi)阻約為0.2Ω）
D．電流表A2（量程600mA，內(nèi)阻約為1Ω）
E．滑動(dòng)變阻器R1（0～5Ω，0.6A）
F．滑動(dòng)變阻器R2（0～2000Ω，0.1A）
G．輸出電壓為3V的直流穩(wěn)壓電源E
H．電阻箱
I．開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線若干
如圖2，為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，需進(jìn)一步測(cè)其電阻而采用伏安法，則上述器材中應(yīng)選用的實(shí)驗(yàn)器材有（填代號(hào)） A、D、E、G、IA、D、E、G、I．請(qǐng)?jiān)趫D3方框內(nèi)設(shè)計(jì)最合理的電路圖并實(shí)物連線．用該電路電阻的測(cè)量值 小于小于真實(shí)值（選填大于、等于或小于）．如果YBCO超導(dǎo)線材直徑為D，長(zhǎng)度為L(zhǎng)，所測(cè)電壓為U，電流為I，電阻率大小為（用字母表示） πUD24ILπUD24IL．
π
U
D
2
4
IL
π
U
D
2
4
IL
【答案】2.095±0.001；36.2；A、D、E、G、I；小于；
π
U
D
2
4
IL
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
聲明：本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有，未經(jīng)書(shū)面同意，不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布：2024/11/5 8:0:2組卷：93引用：6難度：0.7
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1．李老師想設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量金屬棒電阻率的實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)驗(yàn)室提供的器材有
A.電壓表V（內(nèi)阻RV=1000Ω，量程為2.5V）
B.電流表A1（內(nèi)阻r1=0.4Ω，量程為0.6A）
C.電流表A2（內(nèi)阻r2=10Ω，量程為3mA）
D.定值電阻R1=3000Ω
E.定值電阻R2=300Ω
F.滑動(dòng)變阻器RL（最大電阻為5Ω）
G.電池組（電動(dòng)勢(shì)9V，內(nèi)阻忽略不計(jì)）
H.待測(cè)金屬棒（阻值約為Rx=20Ω）
I.一個(gè)開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線若干
J.螺旋測(cè)微器，游標(biāo)卡尺
（1）如圖甲，用螺旋測(cè)微器測(cè)金屬棒直徑d=mm；如圖乙，用20分度游標(biāo)卡尺測(cè)金屬棒長(zhǎng)度為L(zhǎng)=cm。
（2）請(qǐng)根據(jù)提供的器材，將圖丙的實(shí)驗(yàn)電路補(bǔ)充完整，要求測(cè)量多組數(shù)據(jù)，測(cè)量范圍盡量大些，并且盡可能精確測(cè)量金屬棒的阻值，在圖丙標(biāo)出所選器材符號(hào)及定值電阻符號(hào)。
（3）金屬棒長(zhǎng)為L(zhǎng)，橫截面積為S，電壓表示數(shù)為U，電流表示數(shù)為I，則金屬棒電阻率的表達(dá)式為ρ=（需考慮電表內(nèi)阻，用所選電表示數(shù)的符號(hào)及本問(wèn)所給物理量表示）發(fā)布：2024/11/3 8:0:2組卷：19引用：1難度：0.5 -
2．為測(cè)量某金屬絲的電阻率，小明同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖1甲、乙所示的兩種實(shí)驗(yàn)方案，已知電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中保持不變。
（1）小明先進(jìn)行了如圖1甲方案的測(cè)量。
①他首先利用游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器分別測(cè)出甲、乙兩根不同金屬絲的直徑，示數(shù)分別如圖2甲、乙所示。則兩根金屬絲直徑的測(cè)量值分別為：d甲=mm、d乙=mm。
②實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，小明先將甲金屬絲接入電路，并用米尺測(cè)出接入電路中的甲金屬絲的長(zhǎng)度l=50.00cm。閉合開(kāi)關(guān)后移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片分別處于不同的位置，并依次記錄了兩電表的測(cè)量數(shù)據(jù)如表格所示，其中5組數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)點(diǎn)他已經(jīng)標(biāo)在如圖3A所示的坐標(biāo)紙上，請(qǐng)你標(biāo)出余下一組數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)點(diǎn)，并畫(huà)出U-I圖線。
③該方案測(cè)得的甲金屬絲的電阻率ρ=Ω?m（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。實(shí)驗(yàn)次數(shù) 1 2 3 4 5 6 U/V 0.90 1.20 1.50 1.80 2.10 2.40 I/A 0.18 0.24 0.31 0.37 0.43 0.49
（2）小明又用如圖2乙方案測(cè)量乙金屬絲的電阻率，實(shí)驗(yàn)中他可以通過(guò)改變接線夾（即圖乙中滑動(dòng)變阻器符號(hào)上的箭頭）接觸金屬絲的位置以控制接入電路中金屬絲的長(zhǎng)度。
①實(shí)驗(yàn)操作步驟：
a.正確連接電路，設(shè)定電阻箱的阻值，閉合開(kāi)關(guān)；
b.讀出電流表的示數(shù)，記錄接線夾的位置；
c.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，測(cè)出接入電路的金屬絲的長(zhǎng)度；
d.閉合開(kāi)關(guān)，重復(fù)b、c的操作。
②根據(jù)測(cè)得電流與金屬絲接入長(zhǎng)度關(guān)系的數(shù)據(jù)，繪出如圖3B所示的關(guān)系圖線，由圖可以算出圖線的斜率為k,若已測(cè)得乙金屬絲的直徑為d,已知電源的電動(dòng)勢(shì)E、內(nèi)阻r,則乙金屬絲的電阻率為 （寫(xiě)出電阻率的計(jì)算式）。
（3）電表的內(nèi)阻可能對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生系統(tǒng)誤差，請(qǐng)你分別就這兩種方案說(shuō)明電表內(nèi)阻對(duì)電阻率測(cè)量的影響：圖甲方案電阻率測(cè)量值 真實(shí)值；圖乙方案電阻率測(cè)量值 真實(shí)值（選填“大于”“小于”或“等于”）。
發(fā)布：2024/11/8 8:0:1組卷：20引用：1難度：0.5 -
3．某同學(xué)在測(cè)量一均勻新材料制成的圓柱體的電阻率ρ時(shí)：
（1）用20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量其長(zhǎng)度如圖甲所示，由圖可知其長(zhǎng)度為 cm。
（2）用螺旋測(cè)微器測(cè)量其直徑如圖乙所示，由圖可知其直徑為 mm。發(fā)布：2024/12/21 22:30:4組卷：144引用：3難度：0.6
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