Question

【題目】某同學(xué)研究小燈泡的伏安特性，所使用的器材有：小燈泡L（額定電壓3.8 V，額定電流0.32 A）；電壓表V（量程3 V，內(nèi)阻3 kΩ）；電流表A（量程0.5 A，內(nèi)阻0.5 Ω）；固定電阻R0（阻值1 000 Ω）；滑動(dòng)變阻器R（阻值0~9.0 Ω）；電源E（電動(dòng)勢(shì)5 V，內(nèi)阻不計(jì)）；開(kāi)關(guān)S；導(dǎo)線若干。

（1）實(shí)驗(yàn)要求能夠?qū)崿F(xiàn)在0~3.8 V的范圍內(nèi)對(duì)小燈泡的電壓進(jìn)行測(cè)量，畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路原理圖__________。

（2）實(shí)驗(yàn)測(cè)得該小燈泡伏安特性曲線如圖（a）所示。

（3）用另一電源E0（電動(dòng)勢(shì)4 V，內(nèi)阻1.00 Ω）和題給器材連接成圖（b）所示的電路，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的阻值，可以改變小燈泡的實(shí)際功率。閉合開(kāi)關(guān)S，在R的變化范圍內(nèi)，小燈泡的最小功率為_____W.（結(jié)果保留2位小數(shù)）

（4）某同學(xué)進(jìn)行如下測(cè)量:用游標(biāo)為20分度的卡尺測(cè)量其長(zhǎng)度如圖，由圖可知其長(zhǎng)度為L=______mm；

（5）用螺旋測(cè)微器測(cè)量其直徑如圖，由圖可知其直徑D=___________mm；

Answer 1

【答案】 0.39 50.15mm 4.700mm

【解析】

根據(jù)“研究小燈泡的伏安特性”可知，本題考查研究燈泡的伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)。

（1）根據(jù)“畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路原理圖”可知，本題考查電路圖的畫(huà)法。根據(jù)“在0~3.8 V的范圍內(nèi)對(duì)小燈泡的電壓進(jìn)行測(cè)量”可知，滑動(dòng)變阻器需要采用分壓式接法；根據(jù)“小燈泡L（額定電壓3.8 V），電壓表V（量程3 V）”可知電壓表應(yīng)進(jìn)行改裝；根據(jù)題目“額定電壓3.8 V，額定電流0.32 A”，結(jié)合歐姆定律可求得燈泡的電阻，根據(jù)“電壓表V（量程3 V，內(nèi)阻3 kΩ），電流表A（量程0.5 A，內(nèi)阻0.5 Ω）”以及燈泡的電阻，結(jié)合可知電流表需采用外接法。

（3）根據(jù)“小燈泡的最小功率”可知，本題考查燈泡功率的計(jì)算。根據(jù)“另一電源E0（電動(dòng)勢(shì)4 V，內(nèi)阻1.00 Ω）”以及圖（b）電路圖，結(jié)合閉合電路歐姆定律的知識(shí)可知，當(dāng)滑動(dòng)變阻器阻值最大時(shí)，燈泡的功率最小，列出公式，在圖像中畫(huà)出對(duì)應(yīng)圖線，交點(diǎn)即為燈泡功率最小時(shí)對(duì)應(yīng)的電流與電壓，結(jié)合即可求解燈泡的功率。

（4）根據(jù)“游標(biāo)為20分度的卡尺”可知，本題考查游標(biāo)卡尺的讀數(shù)。根據(jù)“20分度”可知游標(biāo)卡尺的分度值，先讀主尺的刻度，再讀出游標(biāo)尺的刻度，兩個(gè)讀數(shù)相加即為被測(cè)物體的長(zhǎng)度。

（5）根據(jù)“螺旋測(cè)微器”可知，本題考查螺旋測(cè)微器的讀數(shù)，先確定其分度值，讀出固定刻度的讀數(shù)，再讀出可動(dòng)刻度的讀數(shù)，兩個(gè)讀數(shù)相加即為被測(cè)物體的直徑。

（1）由于燈泡的電壓需從0開(kāi)始測(cè)量，則滑動(dòng)變阻器需采用分壓式接法；由于燈泡的額定電壓為3.8V，而電壓表的量程為，不滿足電壓的測(cè)量需求，故應(yīng)將電壓表與定值電阻串聯(lián)，改裝成一個(gè)大量程的電壓表；由題目可知燈泡的電阻,又因?yàn)?/span>，故應(yīng)將電流表外接；故電路圖如圖。

（3）由圖可知滑動(dòng)變阻器與燈泡串聯(lián)，若滑動(dòng)變阻器全部接入電路中，由可知，電阻最大，則電路中電流最小，則燈泡的電功率最小。故當(dāng)時(shí)，可將滑動(dòng)變阻器與電源內(nèi)阻等效為一個(gè)內(nèi)阻為，電動(dòng)勢(shì)為的新電源，根據(jù)閉合電路歐姆定律可得，，在圖（a）中將該圖線畫(huà)出來(lái)，該圖線與燈泡的伏安特性曲線的交點(diǎn)為（），故燈泡的功率為。

（4）由題可知，該游標(biāo)卡尺的分度值為，主尺刻度為5cm，游標(biāo)尺第3條刻度線與主尺對(duì)齊，即讀數(shù)為，故長(zhǎng)度為 。

（5）螺旋測(cè)微器的分度值為0.01mm，固定刻度讀數(shù)為4.5mm，可動(dòng)刻度為，則其直徑為。