Question

18．為探究小燈泡L的伏安特性曲線，提供了以下器材：
小燈泡L，規(guī)格“4.0V　2.8W”；
電流表A₁，量程3A，內(nèi)阻約為0.1Ω；
電流表A₂，量程0.6A，內(nèi)阻r₂=0.2Ω；
電壓表V，量程3V，內(nèi)阻r_V=9kΩ；
標(biāo)準(zhǔn)電阻R₁，阻值1Ω；
標(biāo)準(zhǔn)電阻R₂，阻值3kΩ；
滑動變阻器R，阻值范圍0～10Ω；
學(xué)生電源E，電動勢6V，內(nèi)阻不計(jì)；
開關(guān)S及導(dǎo)線若干．
（1）某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路來進(jìn)行測量，閉合開關(guān)前，滑動變阻器滑片應(yīng)置于左端，當(dāng)通過L的電流為0.46A時，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，電壓表的讀數(shù)為2.30V，此時L的電阻為5Ω．

（2）要想更準(zhǔn)確完整地描繪出L的伏安特性曲線，需要重新設(shè)計(jì)電路．請你利用所供器材，在圖丙中的虛線框內(nèi)補(bǔ)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，并在圖上標(biāo)明所選器材代號．
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)，描繪出小燈泡的伏安特性曲線如圖丁，若將該燈泡接到E=1.5V、r=3.0Ω的電源兩端，則燈泡實(shí)際消耗的功率P=0.18W．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)分壓式接法的基本原理可明確滑片的位置；再根據(jù)電表量程可確定最小分度，從而明確讀數(shù)，由歐姆定律求得電阻值；
（2）分析電表量程和燈泡額定值，從而確定正確的電路結(jié)構(gòu)；
（3）畫出電源的U-I曲線，與小燈泡伏安曲線的交點(diǎn)對應(yīng)的電壓和電流即為此時小燈泡的實(shí)際電壓與電流，根據(jù)P=UI即可求得實(shí)際功率；

解答 解（1）由圖甲可知，測量部分與滑動變阻器左端并聯(lián)，則可知，為了讓電壓從零開始調(diào)節(jié)，滑動變阻器滑片應(yīng)滑至左端；
由圖乙可知，電壓表量程為3V，則最小分度為0.1V，故讀數(shù)為2.30V；由歐姆定律解得電阻值R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.3}{0.46}$Ω=5Ω．
（2）由于燈泡額定電壓為4.5V，故電壓表應(yīng)串聯(lián)R₂使用，而額定電流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{2.8}{4}$=0.7V，大于電流表量程，因此電流表應(yīng)并聯(lián)小電阻R₁使用，故虛線框內(nèi)電路如圖所示；

（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律得：U=E-Ir，則有U=3-10I，畫出U-I圖象如圖所示，
交點(diǎn)對應(yīng)的電壓與電流即為小燈泡此時的實(shí)際電壓與電流，所以小燈泡兩端電壓為0.9V，電流I=0.2A，
所以實(shí)際功率為：P=UI=0.9×0.2W=0.18W
故答案為：（1）左端；2.30；5；（2）如圖所示；（3）0.18．

點(diǎn)評 本題應(yīng)明確：①要知道電表的改裝原理，在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中能夠正確全用；②在表示小燈泡的I-U圖象中，同時作出表示電源的I-U圖象，讀出兩圖線的交點(diǎn)坐標(biāo)即表示通過小燈泡的實(shí)際電流和電壓值．