全国中学生第30届——32届物理决赛实验试题及答案1

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1、（1）・电路原理正确2分第30届全国物理竞赛决赛实验试题实验题目二“研究小灯泡的发光问题”题解与评分标准【问题1】确定灯泡灯丝温度与电阻的关系（18分）1.1设计出确定环境温度下灯泡灯丝电阻R。的路线图（3分）（若申请了提示卡1,扣除6分）测量原理电路图如图1所示。E二1.0V"12VRo小灯泡内阻0R】电位器&标准电阻20。&光电池并联电阻100。V】灯泡上电压兀标阻上电压匹光电池电压（2）.元件符号使用正确0.5分，连线无断点0.5分。1.2简述测量原理及步骤（6分）测量原理（4.5分）:通过测量在环境温度（室温）下灯泡的灯丝电阻，由公式T=aR083计算得出a,即可确定灯泡

2、的灯丝温度与其电阻的关系。小灯泡由于其通电之后的热效应,其环境温度下的电阻不能直接测量。（在原理部分，可能岀现以下三种答案）答案1：利用小功率下的灯丝电阻与电功率关系外推到零功率的情况下获得，此部分测量线路如图1所示。图中&为电位器，R2为标准电阻，L是小灯泡。记录灯丝电压及标阻电压，从而获得灯丝电阻与其电功率的关系，画出他们的关系曲线,外推到功率为零即可获得环境温度下的电阻。为测出环境温度下的灯丝电阻，可不必进行大功率范围的测量，只测量小功率下的即可。答案2.利用低电流下的灯丝电阻与电流关系外推到零电流的情况下获得，此部分测量线路如图1所示。图中&为电位器，R2为标准电阻，L是

3、小灯泡。记录灯丝电压及标阻电压，从而获得灯丝电阻与其电流的关系，画出他们的关系曲线，外推到电流为零即可获得环境温度下的电阻。为测出环境温度下的灯丝电阻，可不必进行大电流范围的测量，只测量小电流下的即可。答案3.利用低电压下的灯丝电阻与电压关系外推到零电压的情况下获得，此部分测量线路如图1所示。图中Ri为标准电阻，L是小灯泡。记录灯丝电压及标阻电压，从而获得灯丝电阻与其电压的关系，画出他们的关系曲线，外推到电压为零即可获得环境温度下的电阻。为测出环境温度下的灯丝电阻，可不必进行大电压范围的测量，只测量低电压下的即可。原理部分评分标准：（1）明确需要测量室温下的电阻，利用测量到的室内

4、温度和电阻来确定a,1分（2）①由于小灯泡的热效应直接与其电功率相对应，因此用功率为零来获得室温下的电阻较为合理，得3分。②当功率为零时，电流或者电压也会为零，因此解法2和3也有道理。但鉴于灯丝电阻与电流、电压呈现明显的非线性；受测量仪器精度限制，小电流（或低电压）区域的数值误差大。因此利用电流（或电压）外推方法不可取解法2和3得2分。（3）此部分只测量小功率范围（电压、电流）0.5分。实验步骤：（1.5分）（1）连接线路，将电位器&滑到图一中的下端，使与灯泡部分并联的电阻较小。（2）检查无误后，按下开关。（3）记录灯泡电压与标值电阻的电压。每个过程0.5分。1.3自行设计表格，

5、将所获得的数据列入表格，并用作图法给R。（9分）（1）直流稳压电源的输出电压=1.0V（可自行设定固定电压的数值，但应能够满足测量要求）。（2）室温t0=17.9°C（3）标准电阻阻值=20.00（或100Q,此时标阻电压是下面列表的5倍）。表1测量环境温度下的电阻R0序号测暈数据计算所得数据灯丝电压（mV）标阻电压（mV）灯丝电流（mA）灯丝电阻（Q）灯丝电功率（mW）121.140.02.0010.550.042231.860.03.0010.600.095342.879.94.0010.710.171454.4100.15.0110.870.272566.3120.06.0

6、011.050.398679.1140.47.0211.270.555792.6160.48.0211.550.7438107.3180.59.0311.890.968910解答一：测量电阻与功率的关系“g1KQt■■J—「(•■彳■MtnK>.0)toM™-■—10wr1000.KO0.190a«)0•.WOXMC0.7000axC900；.3解答二：测量电阻与电流的关系解答三：测量电阻与电压的关系■•fMW■3a■4M1」■和IBlli--■■!*••U!*&•lw*♦4Mb1VieW<■Aft!・1*JWW14i1BLbIV■VAA,」•■OTPi■■Wr■■Mr■■

7、va■--.■WWW*AAAL■I■J>0>0>0■etoaoT0tovotoonoi>oUUAOE二1.0V"12VRo小灯泡内阻QR】电位器艮标巻电阻20。艮光电池并联电阻100。U】灯泡上电压/标阻上电压匹光电池电压利用室温下的灯丝电阻：R（）=10.45Q（由灯丝电阻与电功率关系外推得出）和室内温度为17.9°C,由公式T=aR083求得290.9=a-10.45°83,可计算得a=41.48,故而有小灯泡温度与电阻的关系为T=41.48・V,当我们测