Question

10．在做“描繪小電珠的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，所用電流表內(nèi)阻約為幾歐，電壓表內(nèi)阻約為十幾千歐．實(shí)驗(yàn)中得到了多組數(shù)據(jù)，通過描點(diǎn)連線在I-U坐標(biāo)系中得到了小電珠的伏安特性曲線如圖1所示．
（1）在如圖2的虛線框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖．
（2）根據(jù)圖3所示，可確定小電珠的功率P與U²和P與I²的關(guān)系，下列圖中合理的是D．
（3）將被測小電珠與定值電阻R和電源串聯(lián)成如圖4所示的電路，電源電動(dòng)勢為6.0V，內(nèi)阻為1.5Ω，定值電阻R為3.5Ω，則小電珠消耗的實(shí)際功率為1.60W（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）分析題目要求及原理，可得出實(shí)驗(yàn)電路圖；明確本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)采用滑動(dòng)變阻器分壓接法和電流表外接法；
（2）由功率公式可得出功率與電流及電壓的關(guān)系，結(jié)合數(shù)學(xué)知識進(jìn)行分析，即可得出正確結(jié)論；
（3）由于燈泡的電阻隨溫度的變化而變化，故不能直接利用歐姆定律；而是由圖象得出燈泡的電壓，再由閉合電路歐姆定律及串聯(lián)電路的規(guī)律可得出電阻兩端的電壓，由P=UI求出電功率．

解答 解：（1）由題圖甲中伏安特性曲線可知，滑動(dòng)變阻器采用的是分壓式接法；由于小電珠電阻與電流表內(nèi)阻相差不多，故電流表應(yīng)采用外接法．電路圖如圖所示；
（2）隨著電壓或電流的增大，小電珠的電阻增大，小電珠的電功率與電壓或電流的關(guān)系分別為：P=$\frac{U^{2}}{R}$或P=I²R，所以P-U²圖線上的點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率（表示小電珠電阻的倒數(shù)）應(yīng)不斷減小，P-I²圖線上的點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率（表示小電珠的電阻）不斷增大，故只有D正確．
（3）在I-U坐標(biāo)系中作閉合電路U=E-I（r+R）的圖線，圖線與小電珠的伏安特性曲線有個(gè)交點(diǎn)，交點(diǎn)電流I=0.40 A，U=4.0V即為小電珠實(shí)際電流和電壓，故小電珠消耗的實(shí)際功率為：P=U_LI=4×0.4=1.60 W．
故答案為：（1）電路圖如圖所示；（2）D；（3）1.60

點(diǎn)評 本題考查燈泡伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)；要注意在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中要明確分壓接法的應(yīng)用條件；并注意在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用所學(xué)過的物理規(guī)律，掌握好圖象的準(zhǔn)確應(yīng)用是解題題的關(guān)鍵．