Question

7．小明在研究由某種新材料制成的圓柱體電學(xué)元件（圖1甲所示）的過程中，進(jìn)行了如下操作：
（1）用20分度的游標(biāo)卡尺測量其長度如圖1乙所示，由圖可知其長度為50.45mm，用螺旋測微器測量其直徑如圖1丙所示，其直徑為4.700mm；

（2）小明為研究通過該電學(xué)元件的電流I隨兩端電壓U變化的關(guān)系，設(shè)計(jì)了圖2示實(shí)驗(yàn)電路．為使該電學(xué)元件兩端電壓能從零開始調(diào)起，請你用筆劃線代替導(dǎo)線幫他將電路實(shí)物圖連接完整；
（3）小明利用（2）中實(shí)驗(yàn)電路測得相關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示，請你在如圖3的坐標(biāo)紙上繪出IU圖象；

U/V	0	0.40	0.60	0.80	1.00	1.20	1.32	1.50
I/A	0	0.20	0.45	0.80	1.25	1.80	2.20	2.81

（4）小明用一節(jié)電動勢為1.5V、內(nèi)阻為0.75Ω的干電池僅對該元件供電．則該元件消耗的電功率為0.72W（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）游標(biāo)卡尺讀數(shù)的方法是主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀．螺旋測微器的讀數(shù)方法是固定刻度讀數(shù)加上可動刻度讀數(shù)，在讀可動刻度讀數(shù)時需估讀．
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求可明確滑動變阻器接法，從而得出對應(yīng)的實(shí)物圖；
（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)利用描點(diǎn)法可得出對應(yīng)的圖象；
（4）在I-U圖象中做出電源的伏安特性曲線，兩圖的交點(diǎn)表示該元件的工作點(diǎn)，則由P=UI可求得電功率．

解答 解：游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為50mm，游標(biāo)讀數(shù)為0.05×9mm=0.45mm，所以最終讀數(shù)為50.45mm；
螺旋測微器固定刻度為4.5mm，可動刻度為0.01×20.0=0.200mm，所以最終讀數(shù)為4.700mm．
（2）由于要求電壓從零開始調(diào)節(jié)，故應(yīng)采用滑動變阻器分壓接法，同時由于待測電阻阻值偏小，故應(yīng)采用電流表外接法，連接實(shí)物圖如圖所示；
（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，利用描點(diǎn)法得出對應(yīng)的圖象如圖所示；

（4）在上圖中作出電源的伏安特性曲線，如圖所示，兩圖的交點(diǎn)表示該元件的工作點(diǎn)，則由圖可知，

電壓為0.85V，電流I=0.85A，則功率P=UI=0.85×0.85=0.72W；
故答案為：（1）50.45；4.700；（2）如圖所示；（3）如圖所示；（4）0.72．

點(diǎn)評 本題考查了長度測量儀器的讀數(shù)方法、實(shí)驗(yàn)器材的選擇、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖，確定滑動變阻器與電流表接法是正確設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路的前提與關(guān)鍵，當(dāng)電壓與電流從零開始變化時，滑動變阻器采用分壓接法，求元件實(shí)際功率時要注意圖象法的應(yīng)用，要掌握應(yīng)用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法．