Question

13．在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中，現(xiàn)除了有一個(gè)標(biāo)有“5V，2.5W”的小燈泡、若干導(dǎo)線和開關(guān)外，還有：
A．直流電源（電動(dòng)勢約為5V，內(nèi)阻可不計(jì)）
B．直流電流表（量程0～3A，內(nèi)阻約為0.1Ω）
C．直流電流表（量程0～600mA，內(nèi)阻約為5Ω）
D．直流電壓表（量程0～15V，內(nèi)阻約為15kΩ）
E．直流電壓表（量程0～5V，內(nèi)阻約為10kΩ）
F．滑動(dòng)變阻器（最大阻值10Ω，允許通過的最大電流為2A）
G．滑動(dòng)變阻器（最大阻值1kΩ，允許通過的最大電流為0.5A）
實(shí)驗(yàn)要求小燈泡兩端的電壓從零開始變化并能測多組數(shù)據(jù)．
（1）實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選用C，電壓表應(yīng)選用E，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用F（均用器材前的序號字母表示）．
（2）請按要求將圖中所示的器材連成實(shí)驗(yàn)電路．

（3）某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)正確作出的小燈泡的伏安特性曲線如圖甲所示，現(xiàn)把實(shí)驗(yàn)中使用的小燈泡接到如圖乙所示的電路中，其中電源電動(dòng)勢E=3.5V，內(nèi)阻r=lΩ，定值電阻R=9Ω，此時(shí)燈泡的實(shí)際功率為0.25 W．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡額定電流選擇電流表和電壓表，為方便實(shí)驗(yàn)操作，應(yīng)選最大阻值較小的滑動(dòng)變阻器．
（2）根據(jù)題意確定滑動(dòng)變阻器與電流表的接法，然后將實(shí)物電路連接完整．
（3）在燈泡的U-I圖象坐標(biāo)系內(nèi)作出電源的U-I圖象，根據(jù)圖象求出燈泡兩端電壓與通過燈泡的電流，然后求出此時(shí)燈泡實(shí)際功率

解答 解：（1）燈泡額定電流為：I=$\frac{P}{U}$=$\frac{2.5}{5}$=0.5A，則電流表量程選擇0.6A即可，故電流表選C；額定電壓為5V，故電壓表應(yīng)選擇E；實(shí)驗(yàn)要求小燈泡兩端的電壓從零開始變化并能測多組數(shù)據(jù)，故滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，為方便實(shí)驗(yàn)操作，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇最大阻值較小的，故滑動(dòng)變阻器選擇E．
（2）描繪燈泡伏安特性曲線，電壓與電流應(yīng)從零開始變化，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法，燈泡電阻約為R=$\frac{U}{I}$，電流表內(nèi)阻約為5Ω，電壓表內(nèi)阻約為15kΩ，則電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于燈泡電阻，故電流表應(yīng)采用外接法，據(jù)此將實(shí)物電路連接完整如圖所示；
（3）從作出的小燈泡的伏安特性曲線可知，小燈泡的電阻逐漸增大，原因是隨著電流的增大，燈絲的溫度逐漸升高，燈絲的電阻隨溫度的升高而增大；把定值電阻R=9Ω與電源整體看做等效電源，根據(jù)閉合電路歐姆定律得：U=3.5-10I，
在圖甲中作出電源的U-I圖象如圖所示，由上圖圖象可知，此時(shí)燈泡兩端電壓U=1.0V，燈泡電流I=0.25A，燈泡實(shí)際功率P=UI=1.0×0.25W=0.25W；
故答案為：（1）C，E，F(xiàn)；（2）如圖所示；（3）0.25．

點(diǎn)評 本題考查了實(shí)驗(yàn)器材的選擇、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖，確定滑動(dòng)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(shí)，滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，求燈泡實(shí)際功率時(shí)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．