Question

12．某同學(xué)用如圖1所示的電路描繪一個(gè)標(biāo)有“3V 0.25A”小燈泡的伏安特性曲線．他已選用的器材有：電池組（電動(dòng)勢(shì)為4.5V，內(nèi)阻約1Ω）；電流表（量程為0～250mA，內(nèi)阻約5Ω）；電壓表（量程為0～3V，內(nèi)阻約3kΩ）；電鍵一個(gè)、導(dǎo)線若干．

（1）實(shí)驗(yàn)中所用的滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇下面兩種中的①（填數(shù)字代號(hào)）．
①滑動(dòng)變阻器（最大阻值20Ω，額定電流1A）
②滑動(dòng)變阻器（最大阻值1750Ω，額定電流0.3A）
（2）在圖2中他已經(jīng)連接了一部分電路，請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線將電路連線補(bǔ)充完整．
（3）閉合電鍵前滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)該置于a端（選填“a”、“b”）．
（4）為了得到伏安特性曲線，他以電壓表的讀數(shù)U為橫軸，以電流表的讀數(shù)I為縱軸，將實(shí)驗(yàn)中得到的多組數(shù)據(jù)進(jìn)行了描點(diǎn)，如圖3所示，請(qǐng)你幫他完成I-U圖象．
（5）由實(shí)驗(yàn)得到的伏安特性曲線可以看出小燈泡的電阻隨電壓的增大而增大．
（6）如果將此小燈泡連入如圖4所示電路，其中電源電動(dòng)勢(shì)為3V，電源內(nèi)阻與保護(hù)電阻R₀的總阻值為5Ω，定值電阻R的阻值為10Ω．開關(guān)S閉合后，通過小燈泡的電流是0.18A（保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電路的接法可以選擇滑動(dòng)變阻器；
（2）根據(jù)原理圖，明確電路接法即可連接實(shí)物圖；
（3）為了保證安全，開始時(shí)測(cè)量電路兩端的電壓應(yīng)為零；
（4）由描點(diǎn)法即可得出對(duì)應(yīng)的I-U圖象；
（5）由圖象的斜率可以明確電阻的變化情況；
（6）由已知條件得出電源及保護(hù)電阻的歐姆定律表達(dá)式，作出對(duì)應(yīng)的圖象，則可得出燈泡中的實(shí)際電流．

解答 解：（1）由圖可知，本實(shí)驗(yàn)采用分壓接法，故滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用小電阻；故選：①
（2）根據(jù)原理圖，將實(shí)物圖連接，如圖1      
（3）為了保證安全，滑動(dòng)變阻器應(yīng)保證測(cè)量電路中的電壓為零，即滑動(dòng)變阻左側(cè)分壓為零；故滑片應(yīng)在a處；
（4）用平滑曲線將各點(diǎn)連接，如圖所示；
（5）由圖可知，圖象的斜率越來越��；而在I-U圖象中，圖象的斜率表示電阻的倒數(shù)；故說明電阻在增大；
（6）設(shè)燈泡兩端電壓為U，電流為I，則由閉合電路歐姆定律可知 E=U+（$\frac{U}{R}$+I）（r+R₀）；代入數(shù)據(jù)化簡(jiǎn)可知：
3=$\frac{3U}{2}$+5I
即：I=0.6-$\frac{3}{10}$U 
作出其圖象如圖所示；兩圖的交點(diǎn)即為燈泡的工作點(diǎn)；則由圖可知，電流為0.18A；
故答案為：（1）①（2）如圖；（3）a；（4）如圖；（5）增大；（6）0.18

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)，根據(jù)題目要求確定滑動(dòng)變阻器的接法、根據(jù)燈泡電阻與電表內(nèi)阻的關(guān)系確定電流表的接法是正確解題的關(guān)鍵．要掌握應(yīng)用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法．