Question

10．在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗中，要測量一個標(biāo)有“3V 1.5W”的燈泡兩端的電壓和通過它的電流，現(xiàn)有如下器材：A．直流電源3V（內(nèi)阻可不計）
B．直流電流表0～3A（內(nèi)阻約0.1Ω）
C．直流電流表0～600mA（內(nèi)阻約0.5Ω）
D．直流電壓表0～3V（內(nèi)阻約3kΩ）
E．直流電壓表0～15V（內(nèi)阻約200kΩ）
F．滑線變阻器（10Ω，1A）
G．滑線變阻器（1kΩ，300mA）

（1）除開關(guān)、導(dǎo)線外，為完成實驗，需要從上述器材中選用ACDF（用字母代號）
（2）某同學(xué)用導(dǎo)線a、b、c、d、e、f、g和h連接的電路如圖1所示，電路中所有元器件都是完好的，且電壓表和電流表已調(diào)零．閉合開關(guān)后發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)為2V，電流表的示數(shù)為零，小燈泡不亮，則可判斷斷路的導(dǎo)線是d；若電壓表示數(shù)為零，電流表的示數(shù)為0.3A，小燈泡亮，則斷路的導(dǎo)線是h；若反復(fù)調(diào)節(jié)滑動變阻器，小燈泡亮度發(fā)生變化，但電壓表、電流表示數(shù)不能調(diào)為零，則斷路的導(dǎo)線是g．
（3）表中的各組數(shù)據(jù)該同學(xué)在實驗中測得的，根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在如圖2所示的方格紙上作出該燈泡的伏安特性曲線．

U/V	0	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5
I/A	0	0.17	0.30	0.40	0.45	0.49

（4）如圖3所示，將兩個這樣的燈泡并聯(lián)后再與5Ω的定值電阻R₀串聯(lián)，接在電壓恒定為4V的電路上，每個燈泡的實際功率為0.30W（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡額定電壓選擇電源與電壓表，根據(jù)燈泡額定電流選擇電流表，在保證安全的前提下，應(yīng)選擇最大阻值較小的滑動變阻器．
（2）根據(jù)電路圖與電路故障現(xiàn)象分析電路故障原因．
（3）根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描出對應(yīng)點，然后作出圖象．
（4）在燈泡I-U圖象中作出電源的I-U圖象，根據(jù)圖象求出燈泡兩端電壓與通過燈泡的電流，然后求出燈泡功率

解答 解：（1）實驗需要電源A，燈泡額定電壓是3V，電壓表應(yīng)選D，燈泡正常發(fā)光時的電流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1.5W}{3V}$=0.5A=500mA，則電流表應(yīng)選C，在保證安全的前提下，應(yīng)選最大阻值較小的滑動變阻器，因此滑動變阻器應(yīng)選F．故選ACDF；
（2）根據(jù)電路圖電路中所有元器件都完好，且電壓表和電流表已調(diào)零．閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)為2V，電流表的示數(shù)為零，小燈泡不亮，則判斷斷路的導(dǎo)線為 d；若電壓表的示數(shù)為零，電流表的示數(shù)為0.3A，小燈泡亮，則斷路的導(dǎo)線為 h；若反復(fù)調(diào)節(jié)滑動變阻器，小燈泡亮度發(fā)生變化，但電壓表、電流表的示數(shù)不能調(diào)為零，則斷路的導(dǎo)線為g．
（3）根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對應(yīng)點，然后根據(jù)描出的點作出圖象，圖象如圖所示．
在如圖3所示電路中，U=E-2IR₀=4-2×5I=4-10I，即U=4-10I，
在燈泡的I-U圖象中作出等效電源的I-U圖象如圖所示，

由圖象可知，燈泡兩端電壓為1.0V，通過燈泡的電流為0.3A，
每個燈泡消耗的實際功率為：P=UI=1.0×0.3=0.30W；
故答案為：（1）ACDF；（2）d，h，g；（3）如圖所示；（4）0.30W

點評 本題考查了選擇實驗器材、實驗故障分析、作圖象、實驗數(shù)據(jù)處理等，知道實驗原理是正確解題的前提與關(guān)鍵；要掌握描點法作圖的方法，先根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對應(yīng)點，然后用平滑的曲線把各點連接起來作出圖象．