Question

4．某同學要描繪額定電壓為3.6V的小燈泡的伏安特性曲線，并研究小燈泡的電阻隨溫度變化問題（要求電壓從0取起）．
（1）用黑色水筆連線表示導線，請你在圖1中把缺少的導線補全，連成完整的實驗電路（閉合電鍵時滑動變阻器滑動頭在右側）．

（2）閉合開關，調節(jié)滑動變阻器R的滑片，發(fā)現(xiàn)“電流表的示數(shù)為零，電壓表的示數(shù)逐漸增大”，則電路的可能故障為B．
A．小燈泡短路            B．小燈泡斷路      C．電流表斷路        D．滑動變阻器斷路
（3）排除故障后，該同學完成了實驗．根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，畫出小燈泡的I-U圖線如圖2所示．若已知小燈泡燈絲在27℃時電阻是2.0Ω，并且小燈泡燈絲電阻值與燈絲溫度的關系為R=k（273+t），k為比例常數(shù)．根據(jù)I-U圖線，估算該燈泡正常工作時燈絲的溫度為1527℃．
（4）將該燈泡與10Ω的電阻串聯(lián)接到電源電動勢為4V、內阻不計的電源上，燈泡實際功率為0.396W．

Answer 1

分析 （1）在連線時要根據(jù)電路圖連線，注意電流表是外接法；
（2）題的關鍵是根據(jù)電流表示數(shù)是零說明電路發(fā)生斷路故障，根據(jù)變阻器是分壓式接法即可判定；
（3）題的關鍵是由小燈泡燈絲電阻值與燈絲溫度的關系，根據(jù)已知條件求出比例系數(shù)k，然后根據(jù)I-U圖象讀出小燈泡正常工作時的電流，再根據(jù)歐姆定律求出對應的電阻，再代入給出的關系式即可求解．
（4）根據(jù)閉合電路歐姆定律作出等效電源的伏安特性曲線，兩圖的交點即為燈泡的工作點，由圖可知電流和電壓，則由P=UI可求得燈泡的實際功率．

解答 解：（1）根據(jù)實驗原理可知，本實驗應采用滑動變阻器分壓接法，同時由于燈泡內阻較小，故電流表采用外接法；故實物連線如圖所示：

（2）根據(jù)歐姆定律可知，若小燈泡斷路，則電流表的示數(shù)為零，但電壓表示數(shù)等于變阻器的輸出電壓，所以B正確．
（3）由R=k（273+t）可知，將R=2.0，t=27℃代入可求出k=$\frac{1}{150}$，
根據(jù)I-U圖象可讀出U=3.6V時I=0.3A，所以R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3.6}{0.3}$=12Ω，
代入R=k（273+t），可解得t=1527℃
（4）在I-U圖象中作出等效電源的伏安特性曲線，如圖所示，由圖可知，燈泡的工作電壓為1.8V，電流為0.22A，故P=UI=1.8×0.22=0.396W．
故答案為：（1）如圖； （2）B； （3）1527；（4）0.396W．

點評 本題考查描述燈泡的伏安特性曲線的實驗，要注意明確實驗原理，知道滑動變阻器分壓接法以及電流表外接法的正確使用，同時注意明確圖象法分析數(shù)據(jù)的基本方法；分析時要根據(jù)歐姆定律和串并聯(lián)規(guī)律做出判斷．