Question

19．在描繪小燈泡的伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)中，小燈泡標(biāo)有“2.5V 0.6W”字樣，除了導(dǎo)線和開關(guān)外，下列器材可供選擇：
電壓表V₁（量程6V，內(nèi)阻約為6kΩ）
電壓表V₂（量程3V，內(nèi)阻約為3kΩ）
電流表A₁（量程300mA，內(nèi)阻約為1Ω）
電流表A₂（量程150mA，內(nèi)阻約為2Ω）
滑動(dòng)變阻器R₁（最大阻值200Ω）
滑動(dòng)變阻器R₂（最大阻值10Ω）
直流電源E₀（電動(dòng)勢4.5V，r₀=0.8Ω）

（1）實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)選V₂，電流表應(yīng)選A₁，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R₂．（填寫器材代號(hào)）
（2）以下四個(gè)電路圖應(yīng)選用A進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．

（3）利用上述電路分別描繪了三個(gè)電學(xué)元件的伏安特性曲線，如圖甲所示，則三個(gè)元件中屬于線性元件的是1（填寫曲線代號(hào)）．利用圖乙電路給三個(gè)元件分別供電，并測出元件1和2供電時(shí)的電流和電壓值，分別標(biāo)在圖甲中A點(diǎn)和B點(diǎn)．已知R₀=8.8Ω，則該電源的電動(dòng)勢E=3.0V，內(nèi)阻r=1.2Ω．該I/A電源給元件3供電時(shí)，元件3消耗的電功率P=0.20W．（以上結(jié)果要求保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡額定電壓選擇電壓表，格局燈泡額定電流選擇電流表，為方便實(shí)驗(yàn)操作，應(yīng)選最大阻值較小的滑動(dòng)變阻器．
（2）測量燈泡的伏安特性曲線，電流、電壓需從零開始測起，則滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，根據(jù)燈泡的電阻大小確定電流表的內(nèi)外接．
（3）將電阻R₀等效到電源的內(nèi)部，連接A、B兩點(diǎn)并交于橫軸和縱軸，該圖線為電源外電壓與電流的關(guān)系圖線，通過圖線求出電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，圖線與元件3的I-U圖線的交點(diǎn)表示此時(shí)的電流和電壓，根據(jù)元件3工作時(shí)的電壓和電流，從而求出元件3的電功率．

解答 解：（1）燈泡額定電壓是2.5V，則電壓表選V₂；燈泡的額定電流I=$\frac{0.6}{2.5}$=0.24A=240mA，則電流表應(yīng)選：A₁；為方便實(shí)驗(yàn)操作，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R₂．
（2）描繪燈泡伏安特性曲線，電壓與電流應(yīng)從零開始變化，滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法；
燈泡的電阻R=$\frac{2.5}{0.24}$≈10.4Ω，電流表內(nèi)阻約為1Ω，電壓表內(nèi)阻約為3kΩ，電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于燈泡電阻，電流表應(yīng)采用外接法，因此應(yīng)選擇圖A所示實(shí)驗(yàn)電路．
（3）由圖甲所示圖象可知，圖線1是直線，則元件1是線性元件；

將電源與電阻R₀等效為電源，連接A、B兩點(diǎn)并交于橫軸和縱軸，得到電源的I-U圖象如圖所示，
由圖象可知，圖象與橫軸交點(diǎn)坐標(biāo)值是3，則電源電動(dòng)勢E=3.0V，
圖象斜率的絕對值k=$\frac{3}{0.3}$=10，
電源內(nèi)阻r=k-R₀=10-8.8=1.2Ω．
由圖象可知，元件3的電流和電壓分別為：0.2A，1.0V，元件3的功率：P=UI=1×0.2=0.20W．
故答案為：（1）V₂；A₁；R₂；（2）A；（3）1；3.0；1.2；0.20．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)器材的選擇、實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)、求電源電動(dòng)勢與內(nèi)阻、求元件功率等問題，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，要掌握電流表內(nèi)外接法的判斷方法．