Question

12．有一個小燈泡上標有“4V，2W”的字樣，現(xiàn)在要用伏安法測量這個小燈泡的伏安特性曲線．現(xiàn)有下列器材供選用：
A．電壓表V₁（0～5V，內阻約10kΩ）         
B．電壓表V₂（0～10V，內阻約20kΩ）
C．電流表A₁（0～0.3A，內阻約1Ω）          
D．電流表A₂（0～0.6A，內阻約0.4Ω）
E．滑動變阻器R₁（0～10Ω，2A）              
F．滑動變阻器R₂（0～100Ω，0.2A）
G．學生電源（直流6V）、開關及導線
（1）為了調節(jié)方便，測量盡可能準確，實驗中應選用電壓表A，電流表D，滑動變阻器E．（填器材的前方選項符號，如A，B）
（2）為使實驗誤差盡量減小，要求從零開始多取幾組數(shù)據(jù)；請在圖1的方框中畫出實驗電路圖．

（3）某同學通過實驗得到的數(shù)據(jù)畫出了該小燈泡的伏安特性曲線，如圖2所示，若用電動勢為4.0V、內阻為8Ω的電源直接給該小燈泡供電，則該小燈泡的實際功率是0.42 W．
（4）P為圖2中圖線上的一點，PN為圖線上P點的切線、PQ為U軸的垂線，PM為I軸的垂線，下列說法中正確的是AC
A．隨著所加電壓的增大，小燈泡的電阻增大   B．隨著所加電壓的增大，小燈泡的電阻減小
C．對應P點，小燈泡的電阻約為5.33Ω       D．對應P點，小燈泡的電阻約為24.0Ω

Answer 1

分析 （1）儀表的選擇應本著安全準確的原則；電壓表要測量燈泡兩端的電壓，故應通過燈泡的額定電壓值判斷需要的電壓表；由流過燈泡的電流判斷需要的電流表；由題意判斷需要的滑動變阻器；
（2）根據(jù)滑動變阻器分壓及限流接法的不同作用，結合題意選擇滑動變阻器的接法；由電流表、電壓表與燈泡內阻間的大小關系確定電流表的接法．
（3）畫出電源的U-I曲線，與小燈泡伏安曲線的交點對應的電壓和電流即為此時小燈泡的實際電壓與電流，根據(jù)P=UI即可求得實際功率；
（4）根據(jù)電阻的定義R=$\frac{U}{I}$，電阻等于圖線上的點與原點連線的斜率的倒數(shù)，斜率逐漸減小，電阻逐漸增大．對應P點，燈泡的電阻等于過P點的切線斜率的倒數(shù)．

解答 解：（1）因燈泡的額定電壓為4V，為保證安全選用的電壓表量程應稍大于4V，但不能大太多，量程太大則示數(shù)不準確；故只能選用A電壓表；
由P=UI得，燈泡的額定電流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{2}{4}$A=0.5A，故電流表應選擇0～0.6A的量程，故選D；
變阻器用分壓接法，應選小阻值的E．
（2）燈泡內阻R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{16}{2}$=8Ω，電壓表遠大于燈泡內阻，應采用電流表外接法；
而由題意要求可知，電壓從零開始變化，并要多測幾組數(shù)據(jù)，故只能采用滑動變阻器分壓接法，故電路圖如圖所示：
（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律得：U=E-Ir，則有U=4-8I，畫出U-I圖象如圖所示，
交點對應的電壓與電流即為小燈泡此時的實際電壓與電流，所以小燈泡兩端電壓為1.2V，電流I=O.35A，
所以實際功率為P=UI=1.2×0.35W=0.42W
（4）A、B、圖線的斜率逐漸減小，說明電阻逐漸增大．故A正確，B錯誤；
C、D、對應P點，小燈泡的電阻為R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.4}{0.45}$=5.33Ω，故C正確，D錯誤．
故選AC
故答案為：（1）A；D；E；
（2）如圖所示
（3）0.42；
（4）AC

點評 本題考查實驗中的儀表選擇及接法的選擇；應注意滑動變阻器分壓及限流接法的區(qū)別及應用，同時還應明確內外接法的不同及判斷．