Question

17．為了探究額定功率為4W、額定電壓為4V的小燈泡消耗的功率與電壓的關(guān)系，提供了如下的實(shí)驗(yàn)器材：
A．電壓表V₁（0～2V，內(nèi)阻2kΩ）  
B．電壓表V₂（0～15V，內(nèi)阻15kΩ）
C．電流表A（0～1A，內(nèi)阻約1Ω）   
D．定值電阻R₁=2kΩ     
E．定值電阻R₂=16kΩ
F．滑動(dòng)變阻器R（15Ω，2A）
G．學(xué)生電源（直流6V，內(nèi)阻不計(jì)）
H．開關(guān)、導(dǎo)線若干
（1）為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，電壓表應(yīng)選用A，定值電阻應(yīng)選用D（均用序號(hào)字母填寫）；
（2）在探究功率與電壓的關(guān)系時(shí)，要求電壓從零開始調(diào)節(jié)，并且多次測(cè)量，在圖1方框中畫出滿足要求的電路圖；
（3）根據(jù)設(shè)計(jì)的電路圖，寫出電壓表讀數(shù)U_V與小燈泡兩端電壓U的關(guān)系U=2U_V．若小燈泡的電功率為P，則關(guān)系圖線可能正確的是圖2中的C．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡額定電壓選擇電壓表．
（2）根據(jù)題目要求確定滑動(dòng)變阻器與電流表接法，然后作出實(shí)驗(yàn)電路圖．
（3）根據(jù)電路圖，應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)分析答題，根據(jù)電功率公式分析答題．

解答 解：（1）燈泡額定電壓是4V，兩電壓表量程分別是：2V、15V，2V量程太小，15V量程太大，為準(zhǔn)確測(cè)量電壓，應(yīng)該用電壓表V₁（0～2V，內(nèi)阻2kΩ）與定值電阻R₁=4kΩ串聯(lián)組成新電壓表測(cè)電壓，故電壓表選A，定值電阻選D．
（2）電壓從零開始調(diào)節(jié)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法，燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{{4}^{2}}{4}$=4Ω，電壓表內(nèi)阻為4kΩ，電流表內(nèi)阻為1Ω，電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于燈泡電阻，電流表應(yīng)采用外接法，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示．

（3）電壓內(nèi)阻與定值電阻阻值相等，流過它們的電流相等，則電壓表兩端電壓和定值電阻兩端電壓相等，
電壓表讀數(shù)U_V與小燈泡兩端電壓U的關(guān)系為：U=2U_V；
燈泡實(shí)際功率P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，由于燈泡電阻受溫度影響，隨溫度升高而增大，燈泡兩端電壓越大，燈泡實(shí)際功率約為，燈絲溫度越高，燈泡電阻隨燈泡兩端電壓增大而增大，則$\frac{1}{R}$隨電壓增大而減小，則燈泡實(shí)際功率P與U²的函數(shù)圖象斜率隨U²增大而減小，故C正確，故選C．
故答案為：（1）A；D；（2）電路圖如圖所示；（3）U=2U_V；C

點(diǎn)評(píng) 本題考查燈泡的伏安特性曲線的描給方法；正確設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路的關(guān)鍵是：確定滑動(dòng)變阻器與電流表的接法，當(dāng)電壓與電流從零開始變化時(shí)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法．