Question

【題目】某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)探究小燈泡的伏安特性曲線。除了導(dǎo)線、開關(guān)和小燈泡之外，實(shí)驗(yàn)室提供的器材還有：

A．電流表（A1）：量程0—0.6A，內(nèi)阻約0.125Ω

B．電流表（A2）：量程0—3A，內(nèi)阻約0.025Ω

C．電壓表（V1）：量程0—3V，內(nèi)阻約3kΩ

D．電壓表（V2）：量程0—15V，內(nèi)阻約15kΩ

E．滑動變阻器（R1）：總阻值約10Ω

F．滑動變阻器（R2）：總阻值約200Ω

G．一組干電池，其電動勢為3.0V，內(nèi)阻很小

該同學(xué)選擇儀器，設(shè)計(jì)電路并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)得到如下數(shù)據(jù)：

U/V	0	0.20	0.40	0.60	0.80	1.00	1.20	1.40	1.60	1.80	2.00
I/A	0	0.12	0.21	0.29	0.34	0.38	0.42	0.45	0.47	0.49	0.50

（1）請把該同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖畫在圖甲的方框中___________________。

（2）在探究實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)選擇的器材是：電流表為_________，電壓表為_________，滑動變阻器為___________（以上均填寫器材代號）。

（3）請?jiān)趫D乙的坐標(biāo)系中畫出小燈泡的I—U圖線________________。

（4）根據(jù)該實(shí)驗(yàn)的測量數(shù)據(jù)，得出的有關(guān)小燈泡電阻的結(jié)論是__________________；你對該實(shí)驗(yàn)結(jié)論的解釋是________________________。

（5）用導(dǎo)線將該小燈泡直接連在某一電源的兩極之間，要使小燈泡的實(shí)際發(fā)熱功率約為0.27W。那么，電源的電動勢和內(nèi)電阻應(yīng)該分別最接近_________________

A．1.5V、2.0Ω B．1.5V、0.5Ω

C.3.0V、0.5Ω D．3.0V、2.0Ω

Answer 1

【答案】A1 V1 R1 小燈泡兩端電壓越大，阻值越大 溫度升高時，金屬絲的電阻率變大 A

【解析】

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)的原理選擇實(shí)驗(yàn)器材；為測量多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法，燈泡電阻較小，遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻，電流表應(yīng)采用外接法，據(jù)此作出實(shí)驗(yàn)電路圖；根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)用描點(diǎn)法作圖，作出小燈泡的伏安特性曲線；在小燈泡的伏安特性曲線上作出電源路端電壓與電路電流關(guān)系圖象，找出該圖象與燈泡伏安特性曲線交點(diǎn)所對應(yīng)的電壓與電流值，由P=UI對燈泡的實(shí)際功率進(jìn)行判斷；

解：(1)(2) 由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，電流最大測量值為0.50A，則電流表應(yīng)選A1；電壓最大測量值為2.00V，電壓表應(yīng)選V1；由于電壓與電流從零開始變化，滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法，為方便實(shí)驗(yàn)操作滑動變阻器應(yīng)選擇R1；

由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，電壓與電流從零開始變化，滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法；燈泡最大阻值約為：，電流表內(nèi)阻約為0.125Ω，電壓表內(nèi)阻約為3kΩ，電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于燈泡電阻，電流表應(yīng)選擇外接法，電路圖如圖所示

(3) 根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對應(yīng)點(diǎn)，然后根據(jù)坐標(biāo)系內(nèi)描出的點(diǎn)作出圖象如圖所示：

(4)根據(jù)圖線，圖線上的點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)的連線的斜率表示小燈泡電阻的倒數(shù)，由于圖線上的點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)的連線的斜率變小，所以小燈泡電阻是增大的，得出的有關(guān)小燈泡電阻的結(jié)論是：小燈泡兩端電壓越大，阻值越大，是因?yàn)闊艚z溫度對燈絲電阻的影響，溫度升高時，金屬絲的電阻率變大；

(5)在燈泡的UI圖象坐標(biāo)系內(nèi)作出電源的UI圖象，它與小燈泡的伏安特性曲線的交點(diǎn)坐標(biāo)就是小燈泡的工作點(diǎn)，對A有：，它與小燈泡的伏安特性曲線的交點(diǎn)坐標(biāo)（0.35A，0.8V），小燈泡的實(shí)際發(fā)熱功率約為；同理對B有：，它與小燈泡的伏安特性曲線的交點(diǎn)坐標(biāo)（0.43A，1.27V），小燈泡的實(shí)際發(fā)熱功率約為；對C有：，小燈泡的實(shí)際發(fā)熱功率大于；對D有：，小燈泡的實(shí)際發(fā)熱功率約為；故A正確，B、C、D錯誤；

故選A。