Question

[1]在“验证力的平行四边形定则”实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，橡皮条的另一端系两根细绳，细绳端带有绳套，先用两个弹簧秤分别勾住绳套并互成角度地拉橡皮条，把橡皮条的结点拉到某-位置Ο并记下该点的位置；再用一个弹簧秤将橡皮条结点拉到同一位置Ο点．
（1）某同学认为在此过程中必须注意以下几项：
A．两根细绳必须等长
B．橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上
C．在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行
D．在用两个弹簧秤同时拉细绳时要注意使两个弹簧秤的读数相等
E．在用一个弹簧秤拉时必须将橡皮条的结点拉到用两个弹簧秤同时拉细绳时记下位置
其中正确的是

 

．（填入相应的字母）
（2）某同学在坐标纸上画出了如图1所示的两个已知力F₁和F₂，图中小正方形的边长表示2N，两力的合力用F表示，F₁．F₂与F的夹角分别为θ₁和θ₂，关于F₁．F₂与F．θ₁和θ₂关系正确的有：

 

A． F₁=4N   B． F=12N    C．θ₁=45°   D．θ₁＜θ₂
[2]某同学想描绘一只标称为“2.5V，1.5W”的小灯泡的伏安特性曲线，实验室提供下列器材：
A．电流表A₁（量程3.0A，内阻约0.2Ω）
B．电流表A₂（量程0.6A，内阻约1Ω）
C．电压表V₁（量程3.0V，内阻约3kΩ）
D．电压表V₂（量程15.0V，内阻约10kΩ）
E．滑动变阻器R₁（最大阻值为5Ω，最大允许电流为2A）
F．滑动变阻器R₂（最大阻值为500Ω，最大允许电流为0.5A）
G．电源E（电动势3V，内阻为0.25Ω）
H．电键、导线若干
（1）为了更好地完成实验，应选择的器材为：电流表

 

，电压表

 

，滑动变阻器

 

；（选填器材前面的字母）
（2）请你在如图2所示的方框中作出实验原理图；

实验次数	1	2	3	4	5	6	7	8
电压U/V	0	0.20	0.40	0.80	1.20	1.60	2.00	2.40
电流I/A	0	0.11	0.21	0.33	0.40	0.45	0.48	0.52

（3）正确连接电路后，该同学测出如下表所示的实验数据，请你在图3的坐标纸上描出该灯泡的伏安特性曲线（如图3所示）；
（4）该同学完成实验后，又将本实验所用器材按如图4所示连接，闭合开关后将滑动变阻器滑片从左向右滑动，发现小灯泡先变暗后变亮，则小灯泡最暗时的功率约为

 

W．（结果保留两位有效数字）

Answer 1

分析：本题[1]的关键是明确“验证力的平行四边形定则”实验的原理和方法即可；题[2]（1）的关键是明确应根据小灯泡的额定电流和额定电压来选择电流表和电压表的量程；（2）的关键是明确：伏安法测电阻时，当满足

R   V

R   x

＞

R   x

R   A

时，电流表应采用外接法；当要求电流从零调时，滑动变阻器应采用分压式接法；题（3）的关键是描点时要细心；题（4）的关键是明确当滑片滑到中间位置时，小灯泡最暗，可把变阻器与电池看做一“等效电源”，在U-I图象中作出表示电源的U-I图象，然后求出两图线的交点坐标即可．

解答：解：[1]（1）：根据合力与两分力的等效替代关系可知选项E正确，由于实验需要精确测量两分力和合力的大小及方向，所以C正确，ABD错误，即正确的是CE．
（2）：以

F

1

  

和F

2

为邻边做平行四边形，其所夹对角线OF即为它们的合力，如图所示．
由图可知，

F

1

=O

(2×2 ) 2   +(2×2 ) 2

=4

2

N，所以A错误

F

1

=合力的大小F=2N×6=12N，所以B正确；
又O

F

1

=

[(2×2 ) 2   +(2×2 ) 2

=4

2

N，

F

1

F

[(2×2 ) 2   +(4×2 ) 2

=4

5

N，O

F

2

=

[(2×2 ) 2   +(4×2 ) 2

=4

5

N
由余弦定理可知，cos

θ

1

=

( OF 2 1 +OF ) 2   -( F   1 F ) 2

2O F   1 ? OF   2

2

2

，所以

θ

1

=45°，所以C正确；
由图可以看出

θ

1

＞θ

2

，所以D错误．
所以正确的是BC．

[2]（1）：对小灯泡，由P=UI可得，I=

P

U

=

1.5

2.5

A=0.6A，所以，电流表应选B；
由于小灯泡的额定电压是2.5V，所以电压表应选C；
由于测定小灯泡的伏安特性曲线要求电流或电压从零调，所以滑动变阻器应用分压式接法，应选全电阻小的变阻器E；  
（2）：由于满足

R   V

R   x

＞

R   x

R   A

，所以电流表应用外接法；又变阻器应用分压式接法，电路图如下图所示：

（3）：画出的伏安特性曲线如下图所示：

（4）由电路可知，当滑片滑至中间位置时，小灯泡最暗，此时滑动变阻器的有效电阻最大为：

R

m

=

2.5

2

=1.25Ω，把变阻器看做电源的内阻，则等效电源的内阻为

r

′

=r+

R

m

=0.25+1.25=1.5Ω；
在U-I图象中作出表示电源的U-I图象如图所示，读出两图线的交点坐标为：I=0.5A，U=2.2V，
所以，小灯泡的实际功率为：P=UI=2.2×0.5W=1.1W

故答案为：
[1]（1）CE；（2）BC
[2]（1）B，C，E；（2）如图；（3）如图；（4）1.1

点评：遇到电学实验问题，要注意当满足

R   V

R   x

＞

R   x

R   A

时，电流表应用外接法，否则应用内接法；当要求电流从零调或变阻器的全电阻远小于待测电阻阻值时，变阻器应用分压式接法．