专题限时训练14 电学实验与创新
时间：45分钟
1．一根均匀的细长空心金属圆管，其横截面如图甲所示，长度为L，电阻R约为5 Ω，这种金属的电阻率为ρ，因管线内径太小无法直接测量，某同学设计下列实验方案尽可能精确地测定它的内径d.
(1)用螺旋测微器测量金属管线外径D，图乙为螺旋测微器校零时的示数，用该螺旋测微器测量的管线外径读数为5.200 mm，则所测金属管线外径D＝5.167 mm.
(2)为测量金属管线的电阻R，取两节干电池(内阻不计)、开关和若干导线及下列器材： A．电流表(0～0.6 A，内阻约0.05 Ω)； B．电流表(0～3 A，内阻约0.01 Ω)； C．电压表(0～3 V，内阻约10 kΩ)； D．电压表(0～15 V，内阻约50 kΩ)； E．滑动变阻器(0～10 Ω，额定电流为0.6 A)； F．滑动变阻器(0～100 Ω，额定电流为0.3 A)．
为准确测出金属管线阻值，电流表应选A，电压表应选C，滑动变阻器应选E.(均填器材前的字母)
(3)如下图所示，请按实验要求将实物图中的连线补充完整．
答案：如下图所示．
(4)根据已知的物理量(长度L、电阻率ρ)和实验中测量的物理量(电压表读数U、电流表读数I、金属管线外径D)，则金属管线内径表达式为d＝
D2－4ρIL. πU解析：(1)螺旋测微器校零时的示数为3.3×0.01 mm＝0.033 mm；螺旋测微器测量的管线外径读数为5.200 mm，则所测金属管线外径D＝5.200 mm－0.033 mm＝5.167 mm.
(2)两节新的干电池电动势为3 V，因此电压表选择3 V的量程，即C；因为电路中最大
E3
电流大约为Im＝＝ A＝0.6 A，为了测量精确，电流表应选择A；滑动变阻器采用限流式
R5
接法，因为待测电阻较小，所以滑动变阻器选择E.
(3)由于待测电阻属于小电阻，所以电流表采用外接法，滑动变阻器采用限流式接法． (4)该实验需要测量空心金属管线的内径，通过伏安法测出电阻的大小，结合电阻定律求出横截面积，从而根据外径求出内径的大小，根据欧姆定律得R＝，而R＝ρ，则S＝因为S＝π??－π??，解得d＝?2??2?
UILSρLI，U?D?2?d?2
D2－
4ρIL. πU2．如图甲为多用电表的电路原理图．已知选用的电流表内阻Rg＝10 Ω、满偏电流Ig
＝10 mA，当选择开关接3时为量程250 V的电压表．该多用电表表盘如图乙所示，下排刻
度均匀，C为上排刻度线的中间刻度，由于粗心，上排刻度线对应数值没有标出．
(1)若指针指在图乙所示位置，选择开关接1时其读数为6.9_mA；选择开关接3时其读数为173_V(171～175_V均可)．
(2)为了测该多用电表欧姆挡的电阻和表内电源的电动势，某同学在实验室找到了一个电阻箱，设计了如下实验：
①将选择开关接2，红黑表笔短接，调节R1的阻值使电表指针满偏；
②将多用电表红黑表笔与电阻箱相连，调节电阻箱使多用电表指针指在C处，此时电阻箱如图丙所示，则C处刻度应为150_Ω.
③计算得到多用电表内电池的电动势为1.5 V．(保留2位有效数字)
解析：(1)选择开关接1时测电流，其分度值为0.2 mA，示数为6.9 mA；选择开关接3时测电压，其分度值为5 V，其示数为173 V；
(2)②由题图丙所示电阻箱可知，电阻箱示数为0×1 000 Ω＋1×100 Ω＋5×10 Ω＋0×1 Ω＝150 Ω；③由题图乙所示可知，指针指在C处时，电流表示数为5 mA＝0.005 A，
C处电阻为中值电阻，则电表内阻为150 Ω，电源电动势E＝I(R＋R内)＝0.005×(150＋150)
V＝1.5 V.
3．(2024·全国卷Ⅱ)某小组利用图(a)所示的电路，研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压U与温度t的关系，图中和为理想电压表；R为滑动变阻器，R0为定值电阻(阻值100 Ω)；S为开关，E为电源．实验中二极管置于控温炉内，控温炉内的温度t由温度计(图中未画出)测出．图(b)是该小组在恒定电流为50.0 μA时得到的某硅二极管U-t关系曲线．回答下列问题：
(课标版)2024高考物理二轮复习专题限时训练14电学实验与创新(含解析)
