Question

5．繪制一個標有“3V 0.5A”小燈泡的伏安特性曲線．實驗室提供的實驗器材有：
A．電池組（電動勢為4.5V，內阻約1Ω）
B．電流表A₁（量程為0～600mA，內阻約0.5Ω）
C．電流表A₂（量程為0～3A，內阻約0.1Ω）
D．電壓表V₁（量程為0～3V，內阻約3kΩ）
E．電壓表V₂（量程為0～15V，內阻約15kΩ）
F．滑動變阻器R₁（最大阻值20Ω，額定電流1A）
G．滑動變阻器R₂（最大阻值100Ω，額定電流0.5A）
H．電鍵一個、導線若干．
（1）為了能多測幾組數據并能從零開始測量，電流表選擇B，電壓表選擇D，滑動變阻器選擇F（填器材前的符號）．請在答題卡上的虛線內畫出實驗電路圖．
（2）在按照合理的電路及操作測量后，作出如圖甲所示的小燈泡的伏安特性曲線．將此小燈泡接入如圖乙所示的電路中，已知電源電動勢E=3.0V，r=5Ω，定值電阻R=5Ω，則小燈泡兩端的電壓為0.85V（保留2個有效數字）

Answer 1

分析 （1）明確燈泡的額定電壓和電流，從而確定電流表和電壓表，根據實驗原理明確本實驗采用分壓接法，從而選擇對應的滑動變阻器；
（2）根據電路結構進行分析，作出對應的燈泡電壓和電流間的關系圖象，從而明確燈泡的實際電壓．

解答 解：（1）根據燈泡的額定值可知，燈泡額定電壓為3V，故電壓表選擇D；由額定電流為0.5A可知，電流表應選擇600mA的B；由于本實驗采用滑動變阻器分壓接法，故滑動變阻器應選擇總阻值較小的F；
根據實驗原理可知，本實驗應采用滑動變阻器分壓接法，同時因燈泡內阻較小，故應采用電流表外接法，故電路圖如圖所示；
（2）設燈泡電壓為U，電流為I，根據閉合電路歐姆定律可知：
U=E-（I+$\frac{U}{R}$）r
代入數據可得：
U=3-（I+$\frac{U}{5}$）×5
變形可得：
U=1.5-2.5I；在甲圖中作出對應的I-U圖象，如圖所示，交點即表示燈泡的工作點，由圖可知，燈泡電壓U=0.85V，
故答案為：（1）B；D；F；（2）0.85V．

點評 本題考查燈泡伏安特性曲線的描繪實驗，要注意明確實驗原理，知道本實驗中采用滑動變阻器分壓接法以及電流表外接法，同時注意根據圖象分析數據的基本方法．