高中物理用多用电表测电阻计算题

(10分)如图所示的电路中，，，未知，当开关S接a时，上消耗的电功率为4.5W，当开关S接b时，电压表示数为3.6V，当开关S接c时，电流表示数为1.5A，试求：

（1）电源的电动势和内电阻；
（2）的阻值．

如图所示，一段长方体金属导电材料，厚度为a、高度为b、长度为l，内有带电量为e的自由电子。该导电材料放在垂直于前后表面的匀强磁场中，内部磁感应强度为B。当有大小为I的稳恒电流垂直于磁场方向通过导电材料时，在导电材料的上下表面间产生一个恒定的电势差U。求解以下问题：

（1）分析并比较上下表面电势的高低；
（2）该导电材料单位体积内的自由电子数量n。
（3）经典物理学认为金属导体中恒定电场形成稳恒电流，而金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞。设某种金属中单位体积内的自由电子数量为n，自由电子的质量为m，带电量为e，自由电子连续两次碰撞的时间间隔的平均值为t。试这种金属的电阻率。

超导体现象是20世纪人类重大发现之一，目前我国已研制出世界传输电流最大的高温超导电缆并成功示范运行。
（1）超导体在温度特别低时电阻可以降到几乎为零，这种性质可以通过实验研究。将一个闭合超导金属圆环水平放置在匀强磁场中，磁感线垂直于圆环平面向上，逐渐降低温度使环发生由正常态到超导态的转变后突然撤去磁场，若此后环中的电流不随时间变化，则表明其电阻为零。请指出自上往下看环中电流方向，并说明理由。
（2）为探究该圆环在超导状态的电阻率上限，研究人员测得撤去磁场后环中电流为I，并经一年以上的时间t未检测出电流变化。实际上仪器只能检测出大于的电流变化，其中I，当电流的变化小于时，仪器检测不出电流的变化，研究人员便认为电流没有变化。设环的横截面积为S，环中定向移动电子的平均速率为v，电子质量为m、电荷量为e。试用上述给出的各物理量，推导出的表达式。
（3）若仍试用上述测量仪器，实验持续时间依旧为t，为使实验获得的该圆环在超导状态的电阻率上限的准确程度更高，请提出你的建议，并简要说明实现方法。

足够长的平行金属导轨MN、PQ放置在水平面上，处在磁感应强度B =1.00T的竖直方向匀强磁场，导轨M与P间连接阻值为R=0.30Ω的电阻，质量为m=0.5kg的金属棒ab与MP紧贴在导轨上，处于两导轨间的长度L=0.40m、电阻r=0.10Ω，如图所示。现在水平恒定拉力F作用下金属棒ab由静止开始向右运动，其运动距离与时间的关系如下表所示。导轨与金属棒间的动摩擦因数为0.3，导轨电阻不计。g=10m/s²。求：

时间t（s）	0.0	1.0	2.0	3.0	4.0	5.0	6.0	7.0
运动距离x（m）	0.0	0.6	2.0	4.3	6.8	9.3	11.8	14.3

（1）在4.0s时间内，通过金属棒ab截面的电荷量q；
（2）水平恒定拉力F；
（3）在7.0s时间内，整个回路产生的电热Q。

大气中存在可自由运动的带电粒子，其密度随距地面高度的增加而增大，可以把离地面50 km以下的大气看做是具有一定程度漏电的均匀绝缘体(即电阻率较大的物质)；离地面50 km以上的大气则可看做是带电粒子密度非常高的良导体，地球本身带负电，其周围空间存在电场．离地面l＝50 km处与地面之间的电势差约为U＝3.0×10⁵ V．由于电场的作用，地球处于放电状态．但大气中频繁发生雷暴又对地球充电，从而保证了地球周围电场恒定不变，统计表明，雷暴每秒带给地球的平均电荷量约为q＝1 800 C．试估算大气电阻率ρ和地球漏电功率P.(已知地球半径r＝6 400 km，结果保留一位有效数字)

如图所示，AB、CD为两根平行的相同的均匀电阻丝，EF为另一根电阻丝，其电阻为R，它可以在AB、CD上滑动并保持与AB垂直，EF与AB、CD接触良好．图中电压表为理想电压表．电池的电动势和内阻都不变．B、D与电池两极连接的导线的电阻可忽略．当EF处于图中位置时，电压表的读数为U₁="4.0" V．已知将EF由图中位置向左移动一段距离△L后，电压表的读数变为U₂="3.0" V．若将EF由图中位置向右移动一段距离△L，电压表的读数U₃是多少？

材料的电阻率ρ随温度变化的规律为ρ=ρ₀ (1+αt)，其中α称为电阻温度系数，ρ₀是材料在t=0℃时的电阻率。在一定的温度范围内α是与温度无关的常量。金属的电阻一般随温度的增加而增加，具有正温度系数；而某些非金属如碳等则相反，具有负温度系数。利用具有正负温度系数的两种材料的互补特性，可制成阻值在一定温度范围内不随温度变化的电阻。已知：在0℃时，铜的电阻率为1．7×10^-8ٟm，碳的电阻率为3．5×10^-5ٟm；在0℃附近，铜的电阻温度系数为3．9×10^-3℃^-1，碳的电阻温度系数为-5．0×10^-4℃^-1。将横截面积相同的碳棒与铜棒串接成长1．0m的导体，要求其电阻在0℃附近不随温度变化，求所需碳棒的长度（忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的变化）。

在一根长l=5m，横截面积S="3.5×" 10^-4m²的铜质导线两端加2．5×10^-3V电压。己知铜的电阻率ρ=1.75×10^-8Ω·m，则该导线中的电流多大？每秒通过导线某一横截面的电子数为多少？

如图所示，R₁＝5Ω，R₂＝9Ω。当开关S断开时，电流表的示数为I＝0.2A；当开关S闭合时，电流表的示数为＝0.3A．（电流表内阻不计）求：

（1）电源的电动势和内阻．
（2）S断开情况下，电源的输出功率．

如图所示，一只标有“8V  4W” 的灯泡L与一只滑动变阻器R串联，开关S闭合，滑动片P在b点时，电压表的示数为12V，灯泡正常发光，当滑动片P从b点滑到a点时，电路中电阻增大了6Ω，
求：（1）灯泡的电阻值及电源电压。
（2）滑动片P在a点时，灯泡的实际功率多大？
（3）你在计算过程中用到了什么近似？

24.(15分)材料的电阻率ρ随温度变化的规律为ρ＝ρ₀(1+at),其中α称为电阻温度系数，ρ₀是材料在t="0" ℃时的电阻率.在一定的温度范围内α是与温度无关的常数。金属的电阻一般随温度的增加而增加，具有正温度系数；而某些非金属如碳等则相反，具有负温数系数.利用具有正负温度系数的两种材料的互补特性，可制成阻值在一定温度范围内不随温度变化的电阻.已知：在0 ℃时，铜的电阻率为1.7×10 ^–8Ω•m,碳的电阻率为3.5×10 ^-5Ω•m,附近，在0 ℃时，.铜的电阻温度系数为3.9×10 ^{–3 ℃-1},碳的电阻温度系数为-5.0×10^-4℃^-1.将横截面积相同的碳棒与铜棒串接成长1.0 m的导体，要求其电阻在0 ℃附近不随温度变化，求所需碳棒的长度(忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的变化).

如图所示，电源电动势E=10V，内阻r=1Ω，闭合电键S后，标有“，”的灯泡恰能正常发光，电动机M绕组的电阻R₀=4Ω，求：
（1）电源的输出功率P₀；
（2）10s内电动机产生的热量Q；
（3）电动机的效率；
（4）若用此电动机由静止开始加速提升一质量为0.5kg的物体，10s末物体的速度达到4m/s，且在这一过程中电动机输出功率保持不变，物体也不会碰到电动机，求物体在这10s内上升的高度h（忽略空气阻力和一切摩擦作用）．

(14分)如图所示，匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里，大小随时间的变化率＝k，k为负的常量．用电阻率为ρ、横截面积为S的硬导线做成一边长为l的方框，将方框固定于纸面内，其右半部位于磁场区域中．求：
(1)导线中感应电流的大小；
(2)磁场对方框作用力的大小随时间的变化率．

在“测定金属的电阻率”实验中，需要测量金属丝的长度和直径.现用最小分度为1mm的米尺测量金属丝长度，图中箭头所指位置是拉直的金属丝两端在米尺上相对应的位置，测得的金属丝长度为      mm。在测量金属丝直径时，如果受条件限制，身边只有米尺1把和圆柱形铅笔1支。如何较准确地测量金属丝的直径？请简述测量方法：
                                                                             

如图是欧姆表的工作原理图。
（1）若表头的满偏电流为I_g=500μA，干电池的电动势为1.5Ｖ，把灵敏电流表的电流刻度值对应的欧姆表电阻值填在下表中：

电流刻度	0	50μA	100μA	200μA	250μA	300μA	400μA	500μA
电阻刻度

（2）这只欧姆表的总内阻为     Ω，表针偏转到满刻度的1/3时，待测电阻为    Ω.