16.國(guó)標(biāo)規(guī)定自來(lái)水在15℃時(shí)電阻率應(yīng)大于13Ω•m.為測(cè)量15℃時(shí)自來(lái)水的電阻率和電源的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻,某物理興趣小組設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路.其中內(nèi)徑均勻的圓柱形玻璃管側(cè)壁連接一細(xì)管,細(xì)管上加有閥門(mén)K以控制管內(nèi)自來(lái)水的水量,玻璃管兩端接有電阻可忽略不計(jì)的導(dǎo)電活塞,左活塞固定,右活塞可自由移動(dòng).圖中R0為定值電阻,R為電阻箱,A為理想電流表,S為單刀雙擲開(kāi)關(guān),E為待測(cè)電源,此外實(shí)驗(yàn)中還備有游標(biāo)卡尺和刻度尺.興趣小組的實(shí)驗(yàn)步驟如下:
①用游標(biāo)卡尺測(cè)量玻璃管的內(nèi)徑d;
②向玻璃管內(nèi)注滿自來(lái)水,用刻度尺測(cè)量水柱長(zhǎng)度,把S撥到1位置,記錄電流表示數(shù)I;     
③把S撥到2位置調(diào)節(jié)電阻箱阻值,使電流表示數(shù)也為I,記錄電阻箱的阻值R;
④改變水柱長(zhǎng)度,重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟②③,讀出電阻箱示數(shù)R;
⑤把S撥到2位置不變,改變電阻箱的阻值R讀取對(duì)應(yīng)的電流值I;
⑥斷開(kāi)S,整理好器材.
(1)以電阻箱示數(shù)R為縱軸,用對(duì)應(yīng)水柱長(zhǎng)度為橫軸作出一條直線.若直線的斜率為k,則玻璃管內(nèi)水柱電阻率的表達(dá)式為ρ=$\frac{πku36dq8n^{2}}{4}$.
(2)把S撥到2位置不變時(shí),為測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,采用圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),宜繪制出$\frac{1}{I}-R$關(guān)系圖象,處理較為簡(jiǎn)單.
(3)實(shí)際的電流表有一定的內(nèi)阻,在本實(shí)驗(yàn)中它對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響分別是使水柱電阻率的測(cè)量值無(wú)變化;使電源電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值無(wú)變化;使電源內(nèi)阻的測(cè)量值變大.(填“偏大”“偏小”或“無(wú)變化”)

分析 (1)根據(jù)圖象的斜率可求得電阻,再根據(jù)電阻定律即可求得電阻率;
(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律進(jìn)行分析,明確圖象為直線所對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系;
(3)考慮電流表內(nèi)阻的影響,再根據(jù)閉合電路歐姆定律列式,比較兩公式即可明確電動(dòng)勢(shì)和電阻的測(cè)量值的變化.

解答 解:(1)測(cè)電阻率時(shí)采用的是替代法,可視為長(zhǎng)為L(zhǎng),截面積為S的導(dǎo)線處理,故R=$ρ\frac{L}{π(\fraco81ltbi{2})^{2}}$,因圖象的斜率表示電阻,故R=k,則有:ρ=$\frac{πk8vrtbzs^{2}}{4}$;
(2)測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)電阻時(shí)采用安阻法,由閉合電路歐姆定律可知:E=I(r+R0+R),變形可得
$\frac{1}{I}$=$\frac{1}{E}R$+$\frac{{R}_{0}+r}{E}$;為了處理簡(jiǎn)單,應(yīng)作出$\frac{1}{I}$-R圖象;
(3)由于采用替代法測(cè)量,故水的電阻率與電流表內(nèi)阻無(wú)關(guān),若設(shè)電流表內(nèi)阻為RA,由閉合電路歐姆定律可知:
E=I(r+R0+R+RA),變形整理可得:$\frac{1}{I}$=$\frac{1}{E}R$+$\frac{{R}_{0}+{R}_{A}+r}{E}$,則可知,圖象的斜率不變,截距變大,故電流表有內(nèi)阻時(shí)電動(dòng)勢(shì)是準(zhǔn)確的,而電源內(nèi)阻測(cè)量值變大;
故答案為:(1)$\frac{πkwh6zrum^{2}}{4}$;(2)$\frac{1}{I}$-R;(3)無(wú)變化;變大.

點(diǎn)評(píng) 本題考查電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的測(cè)量實(shí)驗(yàn),要注意明確實(shí)驗(yàn)原理,并能根據(jù)閉合電路歐姆定律列式進(jìn)行分析電流表內(nèi)阻帶來(lái)的影響.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

6.如圖甲所示為一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)構(gòu)造的示意圖,線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的正弦規(guī)律圖象如圖乙所示.發(fā)電機(jī)線圈電阻為1.0Ω,外接燈泡的電阻為9.0Ω.則(  )
A.在t=0.01s的時(shí)刻,穿過(guò)線圈磁通量為零
B.瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為e=6sin50πt(V)
C.電壓表的示數(shù)為6V
D.通過(guò)燈泡的電流為0.6A

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

7.如圖是遠(yuǎn)距離輸電線路的示意圖,T1、T2為理想變壓器,T1的輸人電壓隨時(shí)間的變化系為μ=220$\sqrt{2}$sin100πt(V),Ro為輸電線總電阻,則下列說(shuō)法中正確的是( 。
A.通過(guò)負(fù)載的交流電周期為0.025s
B.開(kāi)關(guān)K接通比斷開(kāi)時(shí)單位時(shí)間內(nèi)輸電線的能量損耗大
C.若T1和T2的匝數(shù)比分別為1:4和4:1,則負(fù)載中額定電壓為220V的燈泡能正常發(fā)光
D.電能輸送過(guò)程中損耗的電能與輸送電的平方成正比

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

4.如圖所示,將一個(gè)小球從M點(diǎn)以初速度vM豎直向上拋出,小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中還受到恒定的水平作用力,從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)時(shí),小球的速度方向恰好改變了90°,則在從M點(diǎn)到N點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,小球的速率(  )
A.先減小后增大B.先增大后減小C.一直增大D.一直減小

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

11.如圖所示,電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)電阻為r.理想電壓表V1、V2示數(shù)為 U1、U2,其變化量的絕對(duì)值分別為△U1和△U2;流過(guò)電源的電流為I,其變化量的絕對(duì)值為△I.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的觸片從右端滑到左端的過(guò)程中(燈泡電阻不變化)( 。
A.小燈泡L3變暗,L1、L2變亮B.△U1<△U2
C.$\frac{△{U}_{1}}{△I}$不變D.$\frac{△{U}_{2}}{△I}$不變

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

1.圖甲為一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)構(gòu)造示意圖,內(nèi)阻r=5.0Ω,外電路電阻R=95Ω,電路中其余電阻不計(jì).發(fā)電機(jī)內(nèi)的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以恒定的角速度ω繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng),線圈匝數(shù)n=100.轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中穿過(guò)每匝線圈的磁通量Φ隨時(shí)間t按正弦規(guī)律變化,如圖乙所示,則( 。
A.t=3.14×10-2s時(shí),該小型發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)為零
B.該小型發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)的最大值為200V
C.電路中電流最大值為2A
D.串聯(lián)在外電路中的交流電流表的讀數(shù)為2A

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

8.科學(xué)家預(yù)測(cè)銀河系中所有行星的數(shù)量大概在2萬(wàn)億-3萬(wàn)億之間.日前在銀河系發(fā)現(xiàn)一顆類地行星,半徑是地球半徑的兩倍,質(zhì)量是地球質(zhì)量的三倍.衛(wèi)星a、b分別繞地球、類地行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng),它們距中心天體表面的高度均等于地球的半徑.則衛(wèi)星a、b的( 。
A.線速度之比為1:$\sqrt{3}$B.角速度之比為3:$2\sqrt{2}$
C.周期之比為$2\sqrt{2}$:$\sqrt{3}$D.加速度之比為4:3

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

5.某同學(xué)利用圖(a)所示實(shí)驗(yàn)裝置探究小車加速度a與所掛重物的質(zhì)量m的關(guān)系圖.實(shí)驗(yàn)中小車的質(zhì)量為200g,在小盤(pán)中不斷增加砝碼的質(zhì)量,并記錄砝碼和小盤(pán)的總質(zhì)量為m,描點(diǎn)得到了如圖(b)的一系列點(diǎn).回答下列問(wèn)題:
(1)根據(jù)該同學(xué)描的點(diǎn),可以看出小車的加速度a與所掛重物的質(zhì)量m成非線性(填“線性”或“非線性”)關(guān)系,所以應(yīng)該用平滑曲線(填“直線”或“平滑曲線”) 擬合.

(2)由圖(b)可知,a-m圖線不經(jīng)過(guò)原點(diǎn),可能的原因是沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足.
(3)若利用本實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)證明“在小車質(zhì)量不變的情況下,小車的加速度與合外力成正比”的結(jié)論,并直接以所掛砝碼和小盤(pán)的總重力mg作為小車受到的合外力,在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要采取的措施有AD
A.取下細(xì)繩和小盤(pán),調(diào)整木板的傾角,使小車拖著紙帶在木板上勻速運(yùn)動(dòng)
B.系著細(xì)繩和空的小盤(pán),調(diào)整木板的傾角,使小車拖著紙帶在木板上勻速運(yùn)動(dòng)
C.在增加小盤(pán)中砝碼的同時(shí)在小車上增加砝碼,使所掛重物的總質(zhì)量始終遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量
D.本實(shí)驗(yàn)中,小盤(pán)和其中砝碼的總質(zhì)量應(yīng)適當(dāng)小些,如不超過(guò)40g.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

5.如圖所示,兩端開(kāi)口、內(nèi)表面光滑的U形管處于豎直平面內(nèi),兩活塞A、B靜止于左、右兩管中的同一高度h處,將管內(nèi)空氣(可視為理想氣體)密封,此時(shí)管外空氣的壓強(qiáng)p0=1.0×105Pa,左管和水平管的橫截面積都為S1=10cm2,右管的橫截面積為S2=20cm2,水平管的長(zhǎng)度為2h,已知活塞A的質(zhì)量mA=5kg,兩活塞的厚度略大于水平管的直徑,管內(nèi)空氣溫度不變,g=10m/s2
(1)求活塞B的質(zhì)量mB
(2)若在兩活塞上分別加上質(zhì)量m=10kg的重物,求兩活塞穩(wěn)定后的高度.

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案