Question

9．有一個小燈泡上標(biāo)有“4.8V，2W”字樣，現(xiàn)在測定小燈泡在不同電壓下的電功率，并作出小燈泡的電功率P與它兩端電壓的平方U²的關(guān)系曲線．有下列器材可供選用：
A．電壓表V₁（0～3V，內(nèi)阻3kΩ）  
B．電壓表V₂（0～100V，內(nèi)阻15kΩ）   
C．電流表A（0～0.6A，內(nèi)阻約1Ω）
D．定值電阻R₁=3kΩ   
E．定值電阻R₂=15kΩ 
F．滑動變阻器R（10Ω，2A）
G．學(xué)生電源（直流6V，內(nèi)阻不計）     
H．開關(guān)、導(dǎo)線若干
（1）為了使測量結(jié)果更加準(zhǔn)確，實驗中所用電壓表應(yīng)選用A，定值電阻應(yīng)選用D（均用序號字母填寫）；
（2）為盡量減小實驗誤差，并要求從零開始多取幾組數(shù)據(jù)，請在方框內(nèi)畫出滿足要求的電路圖；
（3）利用上述實驗電路測出的電壓表讀數(shù)U_V與此時小燈泡兩端電壓U的定量關(guān)系是U=2U_V根據(jù)實驗做出P-U²圖象，下面的四個圖象中可能正確的是C．

Answer 1

分析 （1）已知燈泡的額定電壓，則根據(jù)串聯(lián)電路的規(guī)律可得出電壓表，根據(jù)實驗的要求可以確定定值電阻的選�。�
（2）要求從零開始，則應(yīng)采用分壓接法，同時考慮燈泡內(nèi)阻與電流表內(nèi)阻的關(guān)系可以確定電流表的接法；
（3）由功率公式可得出功率與電壓之間的關(guān)系，從而由數(shù)學(xué)知識可以得出正確的圖象．

解答 解：（1）由題意可知，燈泡的額定電壓為4.8V，而給出的電壓表中有15V和3V兩種，選用15V的電壓則誤差較大；而選用3V的電壓表，則量程偏小，故可以串聯(lián)一個電阻進(jìn)行分壓；由題意可知，選擇3KΩ的電阻可以使量程擴(kuò)大為2倍，故選用A即可；故可以選取3V的電壓表和3kΩ的電阻D串聯(lián)充當(dāng)電壓表使用；
（2）因題目中要求多測幾組數(shù)據(jù)進(jìn)行作圖，故實驗中選用分壓接法，并且將R₁與電壓表串聯(lián)充當(dāng)電壓表使用，電流表采用電流表外接法；
故原理圖如右圖所示；

（3）電壓表V₁（0～3V．內(nèi)阻3kΩ），定值電阻R₁=3kΩ；選取3V的電壓表和3kΩ的電阻串聯(lián)充當(dāng)電壓表使用，使量程擴(kuò)大為2倍，
所以電壓表讀數(shù)U_V與此時小燈泡兩端電壓U的定量關(guān)系是U_V=$\frac{1}{2}$U．則U=2U_V；
由功率公式可得：P=$\frac{{U}^{2}}{R}$；若R為定值的話，則P與U²應(yīng)為一次方程；但因為燈泡電阻隨溫度的變化而變化，故功率隨溫度不再是線性關(guān)系，而是隨著電壓的增大，而使功率減小，故P與U²圖象應(yīng)為C；
故答案為：（1）A；D；（2）如圖所示；（3）U=2U_V；C．

點(diǎn)評 本題為探究型實驗，應(yīng)注意兩個電壓表均無法保證要求，故可以采用串聯(lián)的方式可以對電表進(jìn)行改裝；此類題目近幾年越來越多，故應(yīng)注意把握．