Question

16．某同學想要描繪標有“3.8V，0.3A”字樣的小燈泡L的伏安特性曲線，要求測量數(shù)據(jù)、繪制曲線盡量準確．可供選擇的器材除小燈泡、開關(guān)、導線外，還有：
電壓表V，量程0～5V，內(nèi)阻約5kΩ
電流表A₁，量程0～500mA，內(nèi)阻約0.5Ω
電流表A₂，量程0～100mA，內(nèi)阻約4Ω
滑動變阻器R₁，最大阻值10Ω，額定電流2.0A
滑動變阻器R₂，最大阻值100Ω，額定電流1.0A
直流電源E，電動勢約6V，內(nèi)阻可忽略不計
①上述器材中，電流表應選A₁，滑動變阻器應選R₁（填寫所選器材后的字母）．
②請將虛線框內(nèi)圖甲所示的實驗電路圖補畫完整．
③該同學通過實驗得出了小燈泡的I-U圖象如圖乙所示．由圖可知，隨著電壓的增加，小燈泡的電阻逐漸增大（選填“增大”或“減小”）；當小燈泡上的電壓為3.00V時，小燈泡的電阻是11Ω（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）．

④該同學在獲得了③中小燈泡的I-U圖象后，又把兩只這樣的小燈泡并聯(lián)，直接接在電動勢為4V、內(nèi)阻為8Ω的電源上組成閉合回路．請你利用圖象計算此時一只小燈泡的功率約為0.18W（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）．
⑤該同學看到實驗室還有一個最大阻值為17kΩ的滑動變阻器R₃，想進一步探究若用R₃來替換本實驗中的滑動變阻器結(jié)果會怎樣，請你分析論證該同學能否比較方便地獲取多組數(shù)據(jù)，進而得到比較理想的小燈泡的伏安特性曲線．

Answer 1

分析 ①明確實驗原理，根據(jù)給出的儀表進行選擇；
②明確實驗電路的接法，知道本實驗采用電流表外接法和滑動變阻器分壓接法；
③根據(jù)圖象可明確電阻的變化，再確定電壓為3.00V時的電流，由歐姆定律求解電阻大�。�
④根據(jù)電路結(jié)構(gòu)進行分析，明確對應的電源的伏安特性曲線，根據(jù)兩圖象的交點可得出燈泡的電流和電壓，由功率公式可求得電功率；
⑤分析大電阻作為供電電路時對測量部分電流和電壓的影響，從而明確能否利用R₃地行實驗．

解答 解：①燈泡額定電流為0.3A，故電流表應選擇A₁；由于本實驗中必須采用分壓接法，因此滑動變阻器應選擇總阻值較小的R₁；
②本實驗要求電流從零開始調(diào)節(jié)，故滑動變阻器采用分壓接法，同時由于燈泡內(nèi)阻較小，為了減小實驗誤差，故只能采用電流表外接法；如圖所示；
③I-U圖象中圖象的斜率表示電阻的倒數(shù)，則可知，燈泡內(nèi)阻隨電壓的增大而增大；
當電壓為3.00V時，電流約為0.29A，故電阻為：R=$\frac{3.00}{0.28}$=11Ω
④設燈泡電壓為U，電流為I，則兩燈泡并聯(lián)接在電源兩端，由閉合電路歐姆定律可得：
U=E-2Ir，代入數(shù)據(jù)可得：U=4.0-16I，
在圖象中作出對應原伏安特性曲線，則由圖可知，燈泡的電壓為1.00V，電流為0.18A，則燈泡的功率為：P=UI=1.0×0.18=0.18W；
⑤本實驗的目的是測量小燈泡的伏安特性曲線，電流、電壓均要從零開始調(diào)節(jié)，故需要采用分壓接法，如選擇R₃滑動變阻器，滑動變阻器左端與燈泡并聯(lián)，再與右側(cè)串聯(lián)，在滑動變阻器左端阻值較小時，小燈泡電壓變化非常不明顯，而當滑動變阻器左側(cè)阻值非常大時，右端阻值與燈泡差不多，此時燈泡兩端電壓變化非常快，無法準確調(diào)節(jié)，故采用R₃無法得到理想的伏安特性曲線；
故答案為：①A₁；R₁；②如圖所示；③增大；11；④0.18；⑤滑動變阻器左端與燈泡并聯(lián)，再與右側(cè)串聯(lián)，在滑動變阻器左端阻值較小時，小燈泡電壓變化非常不明顯，而當滑動變阻器左側(cè)阻值非常大時，右端阻值與燈泡差不多，此時燈泡兩端電壓變化非�？欤瑹o法準確調(diào)節(jié)，故采用R₃無法得到理想的伏安特性曲線；

點評 測定小燈泡的伏安特性曲線實驗要求電壓與電流從零調(diào)起或要求電流電壓調(diào)節(jié)范圍大一些，因此，滑動變阻器應采用分壓式接法，并且所用電阻應為小電阻．