Question

4．某實驗小組要描繪一只小燈泡L（2.5V 0.3A）的伏安特性曲線．實驗中除導線和開關外，還有以下器材可供選擇：
電源E（3.0V，內阻約0.5Ω）
電壓表V₁（0～3V，內阻約3kΩ）
電壓表V₂（0～15V，內阻約15kΩ）
電流表A_l（0.6A，內阻約0.125Ω）
電流表A₂（0～3A，內阻約0.025Ω）
滑動變阻器R（0～5Ω）
（1）電壓表應選擇V₁，電流表應選擇A_l．
（2）應選擇圖甲中哪一個電路圖進行實驗？A．

（3）根據正確的實驗電路圖，該小組同學測得多組電壓和電流值，并在圖乙中畫出了小燈泡L的伏安特性曲線．由圖可知，隨著小燈泡兩端電壓的增大，燈絲阻值也增大，原因是燈絲電阻率隨溫度升高而增大．當小燈泡兩端電壓為1.40V時，其電阻值約為7.0Ω（結果保留2位有效數字）．
（4）若將如圖丙所示的交變電壓直接加在這個小燈泡L的兩端，則小燈泡的電功率為0.3W（結果保留1位有效數字）．

（5）將小燈泡L接入圖丁所示電路，通過實驗采集數據，得到了電壓表示數U隨電流表示數I變化的圖象，圖戊的各示意圖中能正確反映U-I關系的是C．

Answer 1

分析 根據燈泡的額定電壓和額定電流確定電表的量程，從減小誤差角度和可操作性角度確定滑動變阻器．
測量燈泡的伏安特性曲線，電流、電壓需從零開始測起，則滑動變阻器采用分壓式接法，根據燈泡的電阻大小確定電流表的內外接．
應用歐姆定律判斷燈絲電阻如何變化，從溫度對電阻的影響分析答題．

解答 解：（1）燈泡的額定電壓為2.5V，額定電流是0.3A，所以電壓表應選擇V₁，電流表應選擇A_l ．
（2）描繪燈泡伏安特性曲線，電壓、電流要從零開始變化，滑動變阻器應采用分壓式接法，燈泡的電阻約為R=$\frac{2.5}{0.3}$≈8.3Ω，遠小于電壓表內阻，電流表采用外接法誤差較小，因此需要選擇圖A所示實驗電路；
故選：A
（3）由圖可知，隨著小燈泡兩端電壓的增大，燈絲阻值也增大，原因是燈絲電阻率隨溫度升高而增大．根據歐姆定律得當小燈泡兩端電壓為1.40V時，其電阻值約為R=$\frac{1.4}{0.2}$=7.0Ω．
（4）如圖3所示的交變電壓最大值是2V，有效值是$\sqrt{2}$V，
則小燈泡的電功率為：P=UI=1.41×0.2=0.3W，
（5）將小燈泡L接入圖4所示電路，根據閉合電路歐姆定律得：U=E-IR
所以正確反映U-I關系的是C．
故選：C
故答案為：（1）V₁，A_l；（2）A；（3）燈絲電阻率隨溫度升高而增大，7.0；（4）0.3；（5）C

點評 本題考查了選擇實驗器材、電流表接法、實驗數據分析等問題，要掌握實驗器材的選擇原則，當電壓表內阻遠大于待測電阻阻值時，電流表應采用外接法．
清楚燈泡電阻隨電壓升高如何變化，分析清楚圖示圖象、應用歐姆定律即可正確解題．