Question

14．某實(shí)驗(yàn)小組要描繪一個(gè)標(biāo)有“3.8V，1W”的小燈珠R_L的R～U曲線，所供選擇的器材除了導(dǎo)線和開關(guān)外，還有以下一些器材可供選擇：
A．電壓表V（量程5V，內(nèi)阻約為5kΩ）
B．直流電源E（電動(dòng)勢(shì)4.5V，內(nèi)阻不計(jì)）
C．電流表A₁（量程150mA，內(nèi)阻約為2Ω）
D．電流表A₂（量程300mA，內(nèi)阻約為1Ω）
E．滑動(dòng)變阻器R₁（阻值0～10Ω）
F．滑動(dòng)變阻器R₂（阻值0～200Ω）

（1）實(shí)驗(yàn)中為較準(zhǔn)確測(cè)量、方便調(diào)節(jié)，電流表應(yīng)選用A₂，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用R₁（填寫儀器符號(hào)）；
（2）要求實(shí)驗(yàn)中小燈珠電壓從零逐漸增大到額定電壓，測(cè)量誤差盡可能�。�請(qǐng)你為該實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)電路圖，畫在答題紙方框中；
（3）據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算并描繪出了R-U的圖象，如乙圖所示．由圖象可知，當(dāng)所加電壓為3.00V時(shí)，燈珠實(shí)際消耗的電功率為0.78W．假設(shè)燈絲電阻R與其溫度t的關(guān)系是R=k（t+273）（k為比例系數(shù)），室溫為27℃，可知該燈珠正常發(fā)光時(shí)，燈絲的溫度約為2327℃；
（4）小燈珠的電功率P隨電壓U變化的圖象及其伏安特性曲線可能分別是圖丙中的C．
A．①和③B．①和④C．②和③D．②和④

Answer 1

分析 （1）根據(jù)額定電流I=$\frac{P}{U}$確定電流表的選擇，根據(jù)電壓要從0開始連續(xù)可調(diào)確定滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，而分壓接法時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值越小越便于調(diào)節(jié)；
（2）根據(jù)中值電阻R_中=$\sqrt{{R}_{A}{R}_{V}}$確定被測(cè)電阻為小電阻，故電流表應(yīng)該采用外接法；
（3）從圖中確定小燈泡的電阻，從而確定小燈泡消耗的實(shí)際功率；根據(jù)圖象可知當(dāng)不通電時(shí)小燈泡的電阻為1.5Ω，則1.5=K（27+273），當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，其電阻為13Ω，則13=K（t+273），聯(lián)立以上二式求出t；
（4）根據(jù)P=UI可知I=$\frac{P}{U}$，即P-U圖象的斜率為電流I，R-U圖象的斜率的倒數(shù)為I；由乙圖可知隨電壓的增大導(dǎo)體的電阻增大，故$\frac{U}{I}$越大；

解答 解：（1）待測(cè)小燈泡為“3.8V，1W”，故其額定電流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1}{3.8}$=0.26A，故電流表只能選擇A₂；要描繪小燈珠R_L的R～U曲線，故電壓要從0開始連續(xù)可調(diào)，故滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，而分壓接法時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值越小越便于調(diào)節(jié)，故選R₁．
（2）由于中值電阻R_中=$\sqrt{{R}_{A}{R}_{V}}$=$\sqrt{5000×1}$=50$\sqrt{2}$Ω，而小燈泡的內(nèi)阻R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{3．{8}^{2}}{1}$=14.4Ω，故被測(cè)電阻為小電阻，故電流表應(yīng)該采用外接法．電路圖如圖所示．
（3）當(dāng)電壓為3V時(shí)，由圖可知小燈泡的電阻為11.5Ω，故此時(shí)小燈泡消耗的實(shí)際功率P=$\frac{{U}^{2}}{R}$=$\frac{9}{11.5}$=0.78W；
由圖可知當(dāng)不通電時(shí)小燈泡的電阻為1.5Ω，則1.5=K（27+273），當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，其兩端電壓為3.8v，電阻為13Ω，則13=K（t+273），解得t=2327°C；
（4）根據(jù)P=UI可知I=$\frac{P}{U}$，即P-U圖象的斜率為電流I，R-U圖象的斜率的倒數(shù)為I，由乙圖可知隨電壓的增大提供導(dǎo)體的電流越大，故P-U圖象的斜率應(yīng)隨電壓的增大而增大，故②正確；由乙圖可知隨電壓的增大導(dǎo)體的電阻增大，故$\frac{U}{I}$越大，故I-U圖象的斜率隨電壓的增大而減小，故③正確；故選C．
故答案為：（1）A₂；R₁
（2）如圖所示 
（3）0.78 2327℃
（4）C

點(diǎn)評(píng) 本題考查了滑動(dòng)變阻器、電流表的接法及電表量程的選擇和滑動(dòng)變阻器的選擇，電路圖的設(shè)計(jì)，圖象信息的讀取，難度較大，綜合性較強(qiáng)．