Question

15．某物理興趣小組的同學(xué)從實(shí)驗(yàn)室中找出一只小燈泡，其標(biāo)稱功率值為0.75W，額定電壓值已模糊不清，他們想測(cè)定其額定電壓值，于是先用歐姆表直接測(cè)出該燈泡的電阻約為2Ω，然后根據(jù)公式計(jì)算出該燈泡的額定電壓U=$\sqrt{PR}$=1.22V．他們懷疑所得電壓值不準(zhǔn)確，于是，再利用下面可供選擇的實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)一個(gè)電路，測(cè)量通過燈泡的電流和它兩端的電壓，并根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)已繪出燈泡的U-I圖線，進(jìn)而得出燈泡的額定電壓．

A．電壓表V（量程3V，內(nèi)阻約3kΩ）
B．電流表A₁（量程150mA，內(nèi)阻約2Ω）　
C．電流表A₂（量程500mA，內(nèi)阻約0.6Ω）
D．滑動(dòng)變阻器R₁（0～20Ω）
E．滑動(dòng)變阻器R₂（0～100Ω）
F．電源E（電動(dòng)勢(shì)4.0V，內(nèi)阻不計(jì)）
G．開關(guān)S和導(dǎo)線若干
H．待測(cè)燈泡L（額定功率0.75W，額定電壓未知）
（1）根據(jù)你的思考，在上述器材中，電流表應(yīng)選擇A₂（填“A₁”或“A₂”）；滑動(dòng)變阻器選擇R₁（填“R₁”或“R₂”）．
（2）在方框中畫出他們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的電路原理圖（部分電路已畫出）．
（3）實(shí)驗(yàn)得到小燈泡的伏安特性曲線如圖甲所示．現(xiàn)將兩個(gè)這樣的小燈泡并聯(lián)后再與一個(gè)2Ω的定值電阻R串聯(lián)，接在電動(dòng)勢(shì)為1.5V、內(nèi)阻為1Ω的電源兩端，如圖乙所示，每個(gè)小燈泡消耗的功率是0.09W．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)給出的電路及儀器可以確定電路中電流的范圍，則可以選擇電流表；根據(jù)滑動(dòng)變阻器的使用可以選擇滑動(dòng)變阻器；
（2）根據(jù)題目要求確定電路圖；
（3）把電源與定值電阻等效與電源，在圖a所示坐標(biāo)系內(nèi)作出電源的U-I圖象，由圖象求出電壓與電流，然后答題

解答 解：（1）由圖象可知電流的最大值為300mA；故電流表選擇A₂；因本實(shí)驗(yàn)中要多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，故滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，故應(yīng)選擇小電阻R₁；
（2）由（1）中分析可知，應(yīng)采用分壓接法，同時(shí)因燈泡內(nèi)阻較小；故因采用電流表外接法；電路所圖所示；

（3）由圖e所示電路圖可知，兩燈泡并聯(lián)，可以把電源與定值電阻等效為電源，
設(shè)每只電燈加上的實(shí)際電壓和實(shí)際電流分別為U和I． 在這個(gè)閉合電路中：E=U+2IR+2Ir，
代入數(shù)據(jù)并整理得，U=1.5-6I，在圖a所示坐標(biāo)系中作出U=1.5-6I的圖象如圖所示，

由圖可知，U為0.6V，I=150mA；由P=UI可得，P=0.6×0.15=0.09W；
故答案為：（1）A₂；R₁；（2）如圖；（3）0.09．

點(diǎn)評(píng) 應(yīng)掌握歐姆表的工作原理和使用方法，特別是每次換完擋后都應(yīng)重新進(jìn)行調(diào)零．當(dāng)要求電流從零調(diào)時(shí)，變阻器應(yīng)采用分壓式接法．要掌握應(yīng)用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法．