【题目】有一根长陶瓷管,表面均匀地镀有一层很薄的电阻膜,管的两端有导电箍M和N,如图1所示。用多用表电阻挡测得MN间的电阻膜的电阻约为100Ω,陶瓷管的直径远大于电阻膜的厚度。某同学利用下列器材设计了一个测量该电阻膜厚度d的实验。
A.米尺(最小分度为mm);
B.游标卡尺(游标为20分度);
C.电流表A1(量程0~30mA,内阻约1);
D.电流表A2(量程0~100mA,内阻约0.3);
E.电压表V1(量程3V,内阻约3k);
F.电压表V2(量程15V,内阻约15k);
G.滑动变阻器R1(阻值范围0~10,额定电流1A);
H.滑动变阻器R2(阻值范围0~1.5K,额定电流0.01A);
I.电源E(电动势6V,内阻可不计);
J.开关一个,导线若干。
①他用毫米刻度尺测出电阻膜的长度为l=10.00cm,用20分度游标卡尺测量该陶瓷管的外径,其示数如图2所示,该陶瓷管的外径D=_______cm
②为了比较准确地测量电阻膜的电阻,且调节方便,实验中应选用电流表_______,电压表_______,滑动变阻器_______。(填写器材前面的字母代号)
③在方框内画出测量电阻膜的电阻R的实验电路图______________。
④若电压表的读数为U,电流表的读数为I,镀膜材料的电阻率为,计算电阻膜厚度d的数学表达式为:d=___________(用所测得的量和已知量的符号表示)。
⑤常用的金属膜电阻的阻值小到几欧,大到几万欧,应用十分广泛。例如我们经常在电源插座上看到指示灯,其中就用到了这种电阻。根据下面的电路原理图,请你判断这里使用的电阻较小还是较大,并说明你判断的依据______________。
【答案】0.820cm C E G 此电阻阻值较大。因为二极管和电阻所在支路是与插座并联的,两端的电压为220V。而发光二极管仅作为指示灯,其工作功率一定很小,电流一定很小,因此需要一个较大阻值的电阻与二极管串联
【解析】
①[1]由图示游标卡尺可知,主尺示数为,游标尺示数为
②[2][3][4]电路最大电流约为
则电流表应选C,电源电动势为6V,则电压表应选E,为方便调节,滑动变阻器采用分压接法,滑动变阻器应选G;
③[5]待测电阻阻值远大于滑动变阻器阻值,滑动变阻器应采用分压接法,待测电阻阻值远大于电流表内阻,电流表应采用内接法,实验电路图如图所示;
④[6]待测电阻阻值
由电阻定律得
可得电阻膜厚度
⑤ [7][8]此电阻阻值较大。因为二极管和电阻所在支路是与插座并联的,两端的电压为220V。而发光二极管仅作为指示灯,其工作功率一定很小,电流一定很小,因此需要一个较大阻值的电阻与二极管串联。
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【题目】影响物质材料电阻率的因素很多,一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大,而半导体材料的电阻率则与之相反,随温度的升高而减小。某课题研究组需要研究某种导电材料的导电规律,他们用该种导电材料制作成电阻较小的线状元件Z做实验,测量元件Z中的电流随两端电压从零逐渐增大过程中的变化规律:
(1)他们应选用下图所示的哪个电路进行实验?答:(____)
A. B.
C. D.
(2)实验测得元件Z的电压与电流的关系如下表所示。根据表中数据,判断元件Z是金属材料还是半导体材料?答:___________________;
U(V) | 0 | 0.40 | 0.60 | 0.80 | 1.00 | 1.20 | 1.50 | 1.60 |
I(A) | 0 | 0.20 | 0.45 | 0.80 | 1.25 | 1.80 | 2.81 | 3.20 |
(3)把元件Z接入如图所示的电路中,当电阻R的阻值为R1=2Ω时, 电流表的读数为1.25A;当电阻R的阻值为R2=3.6Ω时,电流表的读数为0.80A 。结合上表数据,求出电池的电动势为____V,内阻为____Ω。(不计电流表的内阻,结果保留两位有效数字)
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【题目】如图所示,空间内有一磁感应强度的水平匀强磁场,其上下水平边界的间距为H,磁场的正上方有一长方形导线框,其长和宽分别为、,质量,电阻。将线框从距磁场高处由静止释放,线框平面始终与磁场方向垂直,线框上下边始终保持水平,重力加速度取。求:
(1)线框下边缘刚进入磁场时加速度的大小;
(2)若在线框上边缘进入磁场之前,线框已经开始匀速运动。求线框进入磁场过程中产生的焦耳热Q;
(3)请画出从线框由静止开始下落到线框上边缘进入磁场的过程中,线框速度v随t变化的图像(定性画出)。
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【题目】如图所示,质量为M的足够长金属导轨PQMN放在光滑的绝缘水平面上,一电阻为R,质量为m的导体棒ef放置在导轨上,棒与导轨间光滑并始终与导轨接触良好,其右侧有两个固定于水平面的光滑立柱c、d,且PQcd构成正方形。导轨PQ段电阻为r,长为L。开始时,以cd为边界(图中虚线所示),其右侧导轨电阻为零,匀强磁场方向竖直向下;其左侧导轨单位长度的电阻为R,匀强磁场水平向右,磁感应强度大小均为B。在t=0时,一水平向右的拉力F垂直作用在导轨的PQ边上,使导轨由静止开始做加速度为a的匀加速直线运动,重力加速度取g。求:
(1)经t1时间,回路中磁通量的变化量;
(2)水平向右的拉力F随时间变化的关系式;
(3)若F=0,金属导轨PQMN静止,cd右侧磁场均匀增大,当达到何值时,导体棒ef刚好对轨道无压力。
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【题目】如图所示,在x轴上放有两个电荷量分别为q1和q2的点电荷,其中q1位于x轴的坐标原点,电荷q2的右侧各点电势φ随x变化的关系如图曲线所示,其余部分的电势变化情况没有画出,其中B点电势为零,BD段中的电势最低点为C点,则( )
A.B点的电场强度大小为零
B.A点的电场强度强度方向向左
C.两点电荷的电荷量的大小关系为q1<q2
D.将一带负电的试探电荷从C点移到D点,电场力做负功
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【题目】如图所示,理想变压器的原线圈接在稳压交流电源上,R1、R2、R3是阻值相等的定值电阻,电表A为理想电流表,调节滑片P可以改变原线圈匝数。初始时,开关K处于断开状态,下列说法正确的是( )
A.只把滑片P向上滑动,电流表示数将增大
B.只把滑片P向下滑动,电阻R1消耗的功率将增大
C.只闭合开关K,电阻R2消耗的功率将增大
D.只闭合开关K,电流表示数将变大
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【题目】如图所示,半径为的光滑圆弧轨道,与半径为的半圆光滑空心管轨道平滑连接并固定在竖直面内,粗糙水平地面上紧靠管口有一长度为L=2.5m、质量为M=0.1 kg的静止木板,木板上表面正好与管口底部相切,处在同一水平线上。质量为m2= 0.05 kg的物块静止于B处,质量为m1=0.15kg的物块从光滑圆弧轨道项部的A处由静止释放,物块m1下滑至B处和m2碰撞后合为一个整体。两物块一起从空心管底部C处滑上木板,两物块恰好没从木板左端滑下。物块与木板之间的动摩擦因素μ=0.3,两物块均可视为质点,空心管粗细不计,重力加速度取g=10m/s2。求:
(1)物块m1滑到圆弧轨道底端B处未与物块m2碰撞前瞬间受到的支持力大小;
(2)物块m1和m2碰撞过程中损失的机械能;
(3)木板在地面上滑行的距离。
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【题目】1932年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器,巧妙地利用带电粒子在磁场中运动特点,解决了粒子的加速问题。现在回旋加速器被广泛应用于科学研究和恢学设备中。回旋加速器的工作原理如图甲所,置于真空中的D形金属盒半径为R,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可以忽略不计。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直,加速器按一定频率的高频交流电源,保证粒子每次经过电场都被加速,加速电压为U。D形金属盒中心粒子源产生的粒子,初速度不计,在加速器中被加速,加速过程中不考虑相对论效应和重力作用。
(1)求把质量为m、电荷量为q的静止粒子加速到最大动能所需时间;
(2)若此回旋加速器原来加速质量为2m,带电荷量为q的α粒子(),获得的最大动能为Ekm,现改为加速氘核(),它获得的最大动能为多少?要想使氘核获得与α粒子相同的动能,请你通过分析,提出一种简单可行的办法;
(3)已知两D形盒间的交变电压如图乙所示,设α粒子在此回旋加速器中运行的周期为T,若存在一种带电荷量为q′、质量为m′的粒子,在时进入加速电场,该粒子在加速器中能获得的最大动能?(在此过程中,粒子未飞出D形盒)
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【题目】如图所示,一游戏装置由安装在水平面上的固定轻质弹簧、竖直圆轨道(在最低点E分别与水平轨道EO和EA相连)、高度可调的斜轨道AB组成,各部分平滑连接。某次游戏时,滑块从高为h=1. 0m的斜轨道AB端点B由静止释放,沿斜轨道下滑经过圆轨道后压缩弹簧,然后被弹出,再次经过圆轨道并滑上斜轨道,循环往复。已知圆轨道半径r=0. 1m,滑块质量m=20g且可视为质点,CA长,EO长,滑块与AB、EO之间的动摩擦因数,滑块与其它轨道摩擦及空气阻力忽略不计,g取10m/s2。
(1)求滑块第一次过最高点F时对轨道的压力大小;
(2)求弹簧获得的最大弹性势能EP;
(3)调节斜轨道的高度h,使滑块从B点下滑后,只通过最高点F一次,且不脱离轨道,则h的大小范围。
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