Question

實(shí)驗(yàn)題：

（1）幾位同學(xué)做“用插針法測(cè)定玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)，圖示直線aa′、bb′表示在白紙上畫出的玻璃的兩個(gè)界面．幾位同學(xué)進(jìn)行了如下操作：
A．甲同學(xué)選定的玻璃兩個(gè)光學(xué)面aa′、bb′不平行，其它操作正確．
B．乙同學(xué)在白紙上正確畫出平行玻璃磚的兩個(gè)界aa′、bb′后，將玻璃磚向aa′方向平移了少許，其它操作正確．
C．丙同學(xué)在白紙上畫aa′、bb′界面時(shí)，其間距比平行玻璃磚兩光學(xué)界面的間距稍微寬些，其它操作正確．
上述幾位同學(xué)的操作，對(duì)玻璃折射率的測(cè)定結(jié)果沒有影響的是

AB

（填寫字母代號(hào)）
（2）實(shí)驗(yàn)桌上有下列實(shí)驗(yàn)儀器：
A．待測(cè)電源（電動(dòng)勢(shì)約3V，內(nèi)阻約7Ω）；
B．直流電流表（量程0～0.6～3A，0.6A檔的內(nèi)阻約0.5Ω，3A檔的內(nèi)阻約0.1Ω；）
C．直流電壓表（量程0～3～15V，3V檔內(nèi)阻約5kΩ，15V檔內(nèi)阻約25kΩ）；
D．滑動(dòng)變阻器（阻值范圍為0～15Ω，允許最大電流為1A）；
E．滑動(dòng)變阻器（阻值范圍為0～1000Ω，允許最大電流為0.2A）；
F．開關(guān)、導(dǎo)線若干；
G．小燈泡“4V、0.4A”．
請(qǐng)你解答下列問題：
①利用給出的器材測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，要求測(cè)量有盡可能高的精度且便于調(diào)節(jié)，應(yīng)選擇的滑動(dòng)變阻器是

D

（填代號(hào)），理由是

由于電源內(nèi)阻較小，選擇全電阻較小的滑動(dòng)變阻器D便于調(diào)節(jié)，能使電表示數(shù)發(fā)生明顯變化．

；
②請(qǐng)將圖甲中實(shí)物連接成實(shí)驗(yàn)電路圖；
③某同學(xué)根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)，作出U-I圖象如圖乙中圖線a所示，由此可知電源的電動(dòng)勢(shì)E=

3.0

V，內(nèi)阻r=

7.5

Ω；
④若要利用給出的器材通過實(shí)驗(yàn)描繪出小燈泡的伏安特性曲線，要求測(cè)量多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，請(qǐng)你在虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)原理電路圖；
⑤將④步中得到的數(shù)據(jù)在同一U-I坐標(biāo)系內(nèi)描點(diǎn)作圖，得到如圖乙所示的圖線b，如果將此小燈泡與上述電源組成閉合回路，此時(shí)小燈泡的實(shí)際功率為

0.30

W．

Answer 1

分析：1、測(cè)定玻璃的折射率的實(shí)驗(yàn)原理是折射定律n=

sini

sinr

．若已畫好玻璃磚界面aa′和bb′后，作光路圖時(shí)，就以aa′為邊界，根據(jù)實(shí)際的邊界與作圖的邊界不同，作出光路圖，比較將玻璃磚向上平移時(shí)，入射角和折射角的關(guān)系，分析誤差情況．
2、由于滑動(dòng)變阻器E的額定電流遠(yuǎn)小于電流表的量程，電阻太大，調(diào)節(jié)時(shí)電路中電流表變化緩慢，不方便調(diào)節(jié)，而滑動(dòng)變阻器D接入電路時(shí)，
電路中最小電流約為阻I_min=0.14A，并不超過電流表的量程，故應(yīng)選擇的滑動(dòng)變阻器是D．按電流的流向，依次連接電路．
根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，圖象縱軸截距等于電源的電動(dòng)勢(shì)，斜率等于電源的內(nèi)，由幾何知識(shí)求出電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻．
小燈泡的伏安特性曲線與電源的U-I圖線的交點(diǎn)表示小燈泡接在該電源上的工作狀態(tài)，讀出電壓和電流，由P=UI求出功率．

解答：解：（1）A．甲同學(xué)選定的玻璃兩個(gè)光學(xué)面aa′、bb′不平行，其它操作正確．根據(jù)折射定律n=

sini

sinr

得知，測(cè)得的折射率將不變．故A正確
B．如下左圖所示，紅線表示將玻璃磚向上平移后實(shí)際的光路圖，而黑線是作圖時(shí)所采用的光路圖，通過比較發(fā)現(xiàn)，入射角和折射角沒有變化，則由折射定律n=

sini

sinr

得知，測(cè)得的折射率將不變．故B正確
C、如下右圖所示．紅線表示將玻璃磚向上平移后實(shí)際的光路圖，而黑線是作圖時(shí)所采用的光路圖，可見，入射角沒有變化，折射角的測(cè)量值偏大，則由n=

sini

sinr

得，折射率測(cè)量值偏��；
故選AB．
（2）①由題，一方面，滑動(dòng)變阻器E的額定電流遠(yuǎn)小于電流表的量程，而實(shí)驗(yàn)時(shí)電路中的電流要達(dá)到電流表量程的一半，即0.3A左右，容易燒壞此變阻器，另一方面容易，該變阻器總電阻太大，調(diào)節(jié)時(shí)電路中電流表變化緩慢，不方便調(diào)節(jié)，而滑動(dòng)變阻器D接入電路時(shí)，電路中最小電流約為I_min=

3

15+7

=0.14A，并不超過電流表的量程，故應(yīng)選擇的滑動(dòng)變阻器是D．
②圖甲中實(shí)物連接成實(shí)驗(yàn)電路圖：


③根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，圖象縱軸截距等于電源的電動(dòng)勢(shì)，斜率等于電源的內(nèi)阻，
由幾何知識(shí)得：縱軸截距b=3.0V，斜率k=

3

0.4

=7.5，
則電源的電動(dòng)勢(shì)為E=b=3.0V，內(nèi)阻為r=k=7.5Ω．
④描繪出小燈泡的伏安特性曲線需要滑動(dòng)變阻器采用分壓式，一般情況下電流表采用外接法，實(shí)驗(yàn)原理電路圖如圖：

⑤小燈泡的伏安特性曲線與電源的U-I圖線的交點(diǎn)表示小燈泡接在該電源上的工作狀態(tài)，
讀出交點(diǎn)處的電壓和電流分別為：U=1.3V，I=0.23A，則小燈泡的功率為 P=UI=0.30W
故答案為：（1）AB
（2）①D，由于電源內(nèi)阻較小，選擇全電阻較小的滑動(dòng)變阻器D便于調(diào)節(jié)，能使電表示數(shù)發(fā)生明顯變化．
②如圖所示  ③3.0V，7.5Ω  ④如圖所示 ⑤0.30W

點(diǎn)評(píng)：1、對(duì)于實(shí)驗(yàn)誤差，要緊扣實(shí)驗(yàn)原理，用作圖法，確定出入射角與折射角的誤差，即可分析折射率的誤差．
2、本題考查選擇器材、連接線路、分析圖象的能力，關(guān)鍵根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理：閉合電路歐姆定律進(jìn)行研究．