Question

4．在“描繪小燈泡的伏安特性曲線’實驗中，要測量一個標有“3v，1.5W”的燈泡兩端的電壓和通過它的電流．現有如下器材：
A．直流電阻3V（內阻可不計）
B．直流電流表0-600mA（內阻約0.5Ω）
C．直流電壓表0-3V（內阻約3kΩ）
D．滑動變阻器（10Ω，1A）
E．滑動變阻器（1kΩ，300mA）
F．開關、導線若干

（1）本實驗中滑動變阻器選用D．（填“D”或“E”）
（2）某同學設計的實物圖如圖甲所示，請將未連接的導線在圖甲上用線連接上．
（3）表中的各組數據是該同學在實驗中測得的，根據表格中的數據在如圖乙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	0.39	0.45	0.49

（4）如圖甲所示，將兩個這樣的燈泡并聯后再與5Ω的定值電阻R₀串聯，接在電壓恒為4V的電路上，每個燈泡的實際功率為0.30W（結果留兩位有效數字）．

Answer 1

分析 （1）在保證安全的前提下，應選擇最大阻值較小的滑動變阻器．
（2）根據實驗測量的數據確定滑動變阻器的接法，根據待測燈泡電阻與電表內阻的關系確定電流表的接法，然后作出實物圖．
（3）根據表中實驗數據在坐標紙上描出對應點，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）在保證安全的前提下，應選最大阻值較小的滑動變阻器，因此滑動變阻器應選D．
（2）由實驗數據可知，電流與電壓從零開始變化，滑動變阻器應采用分壓接法，燈泡電阻較小，遠小于電壓表內阻，電流表應采用外接法，實驗電路圖如圖所示．

（3）根據表中實驗數據在坐標系內描出對應點，然后根據描出的點作出圖象，圖象如圖所示．
（4）將兩個這樣的燈泡并聯后再與5Ω的定值電阻R₀串聯，接在電壓恒為4V的電路上，
根據閉合電路歐姆定律得：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P=UI=1.0×0.3=0.30W；
故答案為：（1）D
（2）如圖
（3）如圖
（4）0.30

點評 本題考查了實驗器材的選擇、設計實驗電路圖、作圖象，知道實驗原理是選擇實驗器材的前提與關鍵，確定滑動變阻器與電流表的接法即可正確作出實驗電路圖；要掌握描點法作圖的方法．