Question

13．某同學(xué)通過連接實(shí)驗(yàn)器材來描繪額定電壓為2.0V，額定功率為1.0W的小燈泡L的U-I圖線（要求L的電流從零開始）．其中電源的電動勢為3V．

①請?jiān)趫D1中完成實(shí)物圖的連接，并在圖3虛線框中畫出對應(yīng)的電路圖；
②他根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算并描繪出U-I的圖象如圖2所示．由圖象可知，小燈泡L的電阻隨著電壓的增大而增大；當(dāng)所加電壓為0.8V時(shí)，燈絲電阻為2.3Ω；
③若用電動勢為1.5V，內(nèi)阻為3.0Ω的干電池直接對該電燈泡供電，試估算出電燈泡的功率為0.18W．（本題計(jì)算結(jié)果都保留二位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡額定電壓選擇電壓表，根據(jù)燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流選擇電流表，在保證安全的前提下，為方便實(shí)驗(yàn)操作，應(yīng)選擇最大阻值較小的滑動變阻器．電壓與電流從零開始變化，滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法，根據(jù)燈泡電阻與電表內(nèi)阻關(guān)系確定電流表接法，然后連接實(shí)物電路圖；閉合開關(guān)前，分壓電路分得的電壓應(yīng)為零．
（2）根據(jù)U-I圖象可得出對應(yīng)的電壓和電流值的變化，則可得出電阻的變化；
（3）在同一坐標(biāo)系中作出電池的U-I圖象，兩圖象的交點(diǎn)坐標(biāo)值是燈泡的電壓與電流值，由P=UI求出燈泡的實(shí)際功率．

解答 解：（1）燈泡額定電壓是2V，則電壓表選3V量程；燈泡額定電流為0.5A，則電流表選0.6A量程；燈泡正常發(fā)光時(shí)電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2}{0.5}$=4Ω，$\frac{R}{{R}_{A}}$=$\frac{4Ω}{0.6Ω}$≈6.67，$\frac{{R}_{V}}{R}$=$\frac{1000Ω}{4Ω}$=250，$\frac{{R}_{V}}{R}$$＞\frac{R}{{R}_{A}}$，則電流表采用外接法，
由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，電壓與電流從零開始變化，則滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法，電路圖如圖所示；閉合開關(guān)前，滑片應(yīng)置于左端．
（2）根據(jù)U-I圖象可知，圖象的斜率增大，故說明隨電壓和溫度的增大，電阻增大；
當(dāng)電壓為0.8V時(shí)，電流為0.35A，則電阻R=$\frac{0.8}{0.35}$=2.28Ω；
（3）電源的電動勢為1.5V，電阻為3Ω；電流與路端電壓的關(guān)系式為：U=E-Ir=1.5-3I
在上圖中作出電流與路端電壓的圖線，如圖所示；交點(diǎn)坐標(biāo)即為小燈泡的實(shí)際電壓和電流，
故功率為：P=UI=0.6×0.3=0.18W．
故答案為：（1）如圖所示；

②增大    2.3Ω
③0.18

點(diǎn)評 本題關(guān)鍵要先畫出小燈泡的伏安特性曲線和電源的路端電壓與電流關(guān)系圖線，根據(jù)交點(diǎn)得到電源的實(shí)際輸出電壓，再計(jì)算電功率．