Question

12．某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)研究小燈泡的電流與電壓的關(guān)系，除有一標(biāo)有“2.5V，0.7W”的小燈泡、舊的兩節(jié)干電池（電動(dòng)勢3V，內(nèi)阻6Ω），導(dǎo)線和開關(guān)外，還有：
A．直流電流表0-0.3A-0.6A（內(nèi)阻約為5Ω）
B．直流電壓表0-3V-15V（內(nèi)阻約為15kΩ）
C．滑動(dòng)變阻器10Ω，2A
D．滑動(dòng)變阻器1kΩ，0.5A
實(shí)驗(yàn)要求小燈泡兩端的電壓從零開始變化并能進(jìn)行多次測量．
①電流表應(yīng)選用0.3A量程，電壓表應(yīng)選用3V量程，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用C（用序號(hào)表示）．
②試將圖3所示未完成連接器材連成實(shí)驗(yàn)電路．

③閉合開關(guān)后，某次測量時(shí)電壓表的示數(shù)如圖1所示，讀數(shù)為2.20V．
④通過實(shí)驗(yàn)測得此小燈泡的U-I圖象如圖2所示，則可知小燈泡的電阻隨著電壓的增大而增大（選填“增大”，“減小”，“保持不變”），由圖線可求得此燈泡在電壓1.4V時(shí)，小燈泡的實(shí)際功率是0.31W（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．
⑤若某次連接時(shí)，把AB間的導(dǎo)線誤接在AC之間，合上電鍵，任意移動(dòng)滑片發(fā)現(xiàn)都不能使小燈泡完全熄滅，則此時(shí)的電路中，小燈泡可能獲得的功率是0.38W．（電壓表和電流表均視為理想電表，計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 ①明確實(shí)驗(yàn)原理，根據(jù)燈泡的額定值可明確對(duì)應(yīng)的電流表和電壓表；
②根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可明確對(duì)應(yīng)的實(shí)物圖；
③根據(jù)電壓表的讀數(shù)方法可明確對(duì)應(yīng)的讀數(shù)；
④根據(jù)圖象可分析電阻的變化規(guī)律，由圖象明確電壓為1.4V時(shí)的電流，由P=UI可求得功率；
⑤當(dāng)把AB間的導(dǎo)線誤接在AC之間時(shí)，滑動(dòng)變阻器的連接情況：的滑動(dòng)觸頭打到最左端或最右端時(shí)變阻器均短路，此時(shí)小燈泡功率最大，滑動(dòng)觸頭在中間時(shí)，變阻器的有效電阻最大．

解答 解：①燈泡電壓為2.5V，故電壓表量程選擇3V；燈泡的額定電流I=$\frac{0.7}{2.5}$=0.28A；故電流表選擇0.3A量程；
因本實(shí)驗(yàn)中采用分壓接法，故滑動(dòng)變阻器選擇總阻值較小的C；
②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；則可畫出對(duì)應(yīng)的實(shí)物圖如圖所示；
③電壓表量程為3V，則最小分度為0.1V，則讀數(shù)為2.20V；
④U-I圖象中圖象的斜率表示電阻，由圖可知，圖象斜率隨電壓的增大而增大；故電阻隨電壓的增大而增大；
當(dāng)電壓為1.4V時(shí)，電流I=0.22A；則燈泡的實(shí)際功率P=UI=1.4×0.22=0.31W；
⑤若把AB間的導(dǎo)線誤接在AC之間，滑動(dòng)變阻器左右兩邊并聯(lián)后再串接進(jìn)電路中；則當(dāng)變阻器滑動(dòng)觸頭在變阻器中間時(shí)阻值最大R=$\frac{10}{2}$=5Ω，此時(shí)小燈泡功率最小，把變阻器與電源內(nèi)阻看成為等效電源的內(nèi)阻，其電動(dòng)勢為3V，內(nèi)阻為6Ω，則短路電流I=$\frac{3}{6}$=0.5A，在小燈泡的U-P圖象中，連接U=3V與I=0.5A兩點(diǎn)，畫出表示電源的U-I圖象，如圖，讀出兩圖線的交點(diǎn)坐標(biāo)為U=1.6V，I=0.24A，則小燈泡的最小功率為P=UI=0.38W；故功率可以介于0.38-0.7之間；
故答案為：（1）0.3A  3V C
②如圖所示
③2.20
④增大   0.31
⑤0.38．

點(diǎn)評(píng) 本題考查描繪燈泡的伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析；當(dāng)已知小燈泡的伏安特性曲線，要求其功率時(shí)，要再畫出表示電源的U-I圖象，則兩圖線的交點(diǎn)坐標(biāo)即為小燈泡的實(shí)際電流與電壓，然后根據(jù)P=UI求解．