Question

3．在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)中，要測(cè)量一個(gè)標(biāo)有“3V  1.5W”的燈泡兩端的電壓和通過(guò)它的電流，現(xiàn)有如下器材：

A．直流電源3V（內(nèi)阻可不計(jì)） B．直流電流表0～600mA（內(nèi)阻約0.5Ω）   C．直流電壓表0～3V（內(nèi)阻約3kΩ） D．滑動(dòng)變阻器（10Ω，1A）E．滑動(dòng)變阻器（1kΩ，300mA）  F．開關(guān)、導(dǎo)線若干
（1）本實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器選用D（填“D”或“E”）
（2）某同學(xué)用導(dǎo)線a、b、c、d、e、f、g和h連接的電路如圖1所示，電路中所有元器件都是完好的，且電壓表和電流表已調(diào)零．閉合開關(guān)后發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)為2V，電流表的示數(shù)為零，小燈泡不亮，則可確定斷路的導(dǎo)線是d；若電壓表示數(shù)為零，電流表的示數(shù)為0.3A，小燈泡亮，則斷路的導(dǎo)線是h；若反復(fù)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，小燈泡亮度發(fā)生變化，但電壓表、電流表示數(shù)不能調(diào)為零，則斷路的導(dǎo)線是g．
（3）表中的各組數(shù)據(jù)是該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的，根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在如圖3所示的方格紙上作出該燈泡的伏安特性曲線．

U/V	0	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5
I/A	0	0.17	0.30	0.39	0.45	0.49

（4）如圖2所示，將兩個(gè)這樣的燈泡并聯(lián)后再與5Ω的定值電阻R₀串聯(lián)，接在電壓恒定為4V的電路上，每個(gè)燈泡的實(shí)際功率為0.30  w（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 本題（1）的關(guān)鍵是明確變阻器采用分壓式接法時(shí)，變阻器的阻值越小調(diào)節(jié)越方便；題（2）的關(guān)鍵是根據(jù)歐姆定律和串并聯(lián)規(guī)律分析即可；題（3）認(rèn)真描點(diǎn)，然后用平滑的曲線畫出；題（4）的關(guān)鍵是將定值電阻看做電源的內(nèi)阻，并寫出閉合電路歐姆定律表達(dá)式，再在表示燈泡的I-U圖象中作出表示電源的I-U圖象，讀出兩圖線的交點(diǎn)坐標(biāo)即可．

解答 解：（1）由于實(shí)驗(yàn)要求電流從零調(diào)，所以變阻器應(yīng)采用分壓式接法，應(yīng)選擇阻值小的變阻器D以方便調(diào)節(jié)；
（2）根據(jù)歐姆定律和串并聯(lián)規(guī)律可知，電流表沒(méi)有示數(shù)說(shuō)明電路中一定有斷路，而電壓表有示數(shù)說(shuō)明有電流通過(guò)電壓表，所以只有導(dǎo)線d發(fā)生斷路才行；
同理，電壓表沒(méi)有示數(shù)說(shuō)明沒(méi)有電流通過(guò)電壓表，結(jié)合電流表有示數(shù)說(shuō)明導(dǎo)線h發(fā)生了斷路；
電流表電壓表不能從零調(diào)說(shuō)明變阻器不是分壓式接法，所以一定是導(dǎo)線g發(fā)生了斷路；
（3）畫出的I-U圖象如圖所示：

（4）將定值電阻等效為電源的內(nèi)阻，即r=${R}_{0}^{\;}$，設(shè)通過(guò)燈泡的電流為I，根據(jù)閉合電路歐姆定律應(yīng)有E=U+2Ir=U+2I${R}_{0}^{\;}$，變形為I=-$\frac{1}{{2R}_{0}^{\;}}U$$+\frac{E}{{2R}_{0}^{\;}}$，在表示小燈泡的I-U圖象中同時(shí)作出表示電源的I-U圖象如圖所示，讀出兩圖線的交點(diǎn)坐標(biāo)為I=0.30A，U=1.0V，所以每個(gè)小燈泡消耗的實(shí)際功率為P=UI=0.30W；

故答案為：（1）D；（2）d，h，g；（3）如圖；（4）0.30

點(diǎn)評(píng) 應(yīng)明確：①變阻器采用分壓式接法時(shí)，應(yīng)選擇阻值小的變阻器以方便調(diào)節(jié)；②在表示小燈泡的I-U圖象中同時(shí)作出表示電源的I-U圖象，兩圖線的交點(diǎn)即表示通過(guò)小燈泡的實(shí)際電流和電壓．