Question

18．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，2.8W”的小燈泡、導(dǎo)線和開關(guān)外，還有：
A．直流電源（電動(dòng)勢(shì)為6V）
B．電流表（量程0～3A，內(nèi)阻約為0.1Ω）
C．電流表（量程0～0.6A，內(nèi)阻約為5Ω）
D．電壓表（量程0～5V，內(nèi)阻約為15kΩ）
E．滑動(dòng)變阻器（最大阻值10Ω，允許通過的最大電流為2A）
F．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(cè)多組數(shù)據(jù)．
（1）實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選用C，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用E（均用器材前的字母序號(hào)表示）．
（2）請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線，在圖1中將實(shí)物電路連接完整．

（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2所示．該圖線不是直線的主要原因燈絲電阻隨溫度升高而增大；現(xiàn)把實(shí)驗(yàn)中使用的小燈泡接到如圖3所示的電路中，其中電源電動(dòng)勢(shì)E=5V，內(nèi)阻r=2Ω，定值電阻R=8Ω，此時(shí)燈泡的實(shí)際功率為0.56W（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，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=$\frac{P}{U}=\frac{2.8}{5}A=0.56A$，則電流表量程選擇0.6A即可，故電流表選C；
實(shí)驗(yàn)要求小燈泡兩端的電壓從零開始變化并能測(cè)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=$\frac{U}{I}=\frac{5}{0.56}Ω≈8.9Ω$，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=8Ω與電源整體看做等效電源，根據(jù)閉合電路歐姆定律得：U=5-10I，
在圖2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=1.75V，燈泡電流I=0.32A，燈泡實(shí)際功率P=UI=1.75×0.32W=0.56W；
故答案為：（1）C，E；（2）如圖所示；（3）燈絲電阻隨溫度升高而增大； 0.56．

點(diǎn)評(píng) 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．