Question

13．某同學通過連接實驗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請在圖1中完成實物圖的連接，并在圖3虛線框中畫出對應的電路圖；
②他根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，計算并描繪出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；當所加電壓為0.8V時，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．（本題計算結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)光時的電流選擇電流表，在保證安全的前提下，為方便實驗操作，應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，滑動變阻器應采用分壓接法，根據(jù)燈泡電阻與電表內(nèi)阻關系確定電流表接法，然后連接實物電路圖；閉合開關前，分壓電路分得的電壓應為零．
（2）根據(jù)U-I圖象可得出對應的電壓和電流值的變化，則可得出電阻的變化；
（3）在同一坐標系中作出電池的U-I圖象，兩圖象的交點坐標值是燈泡的電壓與電流值，由P=UI求出燈泡的實際功率．

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}}$，則電流表采用外接法，
由表中實驗數(shù)據(jù)可知，電壓與電流從零開始變化，則滑動變阻器應采用分壓接法，電路圖如圖所示；閉合開關前，滑片應置于左端．
（2）根據(jù)U-I圖象可知，圖象的斜率增大，故說明隨電壓和溫度的增大，電阻增大；
當電壓為0.8V時，電流為0.35A，則電阻R=$\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；交點坐標即為小燈泡的實際電壓和電流，
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

點評 本題關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系圖線，根據(jù)交點得到電源的實際輸出電壓，再計算電功率．