Question

20．某同學(xué)用如圖1所示的實(shí)物電路，描繪額定電壓為4.0V的小燈泡的伏安特性曲線，并研究小燈泡實(shí)際功率及燈絲溫度等問題．

（1）請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理把實(shí)物圖補(bǔ)充完整，并在圖2虛線框內(nèi)畫出電路圖．
（2）閉合開關(guān)，將滑動(dòng)變阻器的滑片P向b端移動(dòng)，發(fā)現(xiàn)“電流表的示數(shù)幾乎為 零，電壓表的示數(shù)逐漸變化”，則分析電路的可能故障為B．
A．小燈泡短路     B．小燈泡斷路     C．電流表斷路   D．滑動(dòng)變阻器斷路
（3）根據(jù)如圖3所示I-U圖線，可確定小燈泡在電壓為2.0V時(shí)實(shí)際功率為0.60W．
（4）已知小燈泡燈絲在27℃時(shí)的電阻是 6.0Ω，并且小燈泡燈絲電阻值R與燈絲溫度t 的關(guān)系為R=k（273+t），k為比例常數(shù)，根據(jù)I-U圖線，估算該燈泡正常工作時(shí)燈絲的溫度約為227℃．

Answer 1

分析 （1）明確當(dāng)要求電壓或電流從零調(diào)時(shí)滑動(dòng)變阻器必須用分壓式接法，當(dāng)待測(cè)電阻阻值遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻時(shí)，電流表應(yīng)用外接法．
（2）閉合開關(guān)，將滑動(dòng)變阻器的滑片 p 向 b 端移動(dòng)，發(fā)現(xiàn)“電流表的示數(shù)幾乎為零，電壓表的示數(shù)逐漸增大”，可能是燈泡斷路．
（3）根據(jù)伏安特性曲線可明確2V的電流，再由P=UI可求得燈泡的功率；
（4）根據(jù)小燈泡燈絲在27℃時(shí)的電阻是6.0Ω，通過小燈泡燈絲電阻值 R 與燈絲溫度 t 的關(guān)系為 R=k（273+t ），得出溫度為227℃時(shí)電阻，再根據(jù)I-U 圖線求解．

解答 解：（1）由實(shí)驗(yàn)原理可知，本實(shí)驗(yàn)應(yīng)采用滑動(dòng)變阻器分壓接法，同時(shí)燈泡內(nèi)阻較小，故應(yīng)采用電流表外接法；實(shí)物圖如圖所示；根據(jù)實(shí)物圖可得出對(duì)應(yīng)的原理圖；
（2）若燈泡短路，電流表示數(shù)較大；若電流表和滑動(dòng)變阻器斷路，則電壓表的讀數(shù)為0，現(xiàn)在“電流表的示數(shù)幾乎為零，電壓表的示數(shù)逐漸增大“，知可能是燈泡斷路．故選B．
（3）由圖可知，當(dāng)電壓為2.0V時(shí)，電流為0.38A，則功率P=UI=2.0×0.3=0.60W；
（4）小燈泡燈絲在27℃時(shí)的電阻是6.0Ω，根據(jù) R=k （273+t ）得
k=0.02；
由圖可知，當(dāng)達(dá)到額定電壓4V時(shí)電流約為0.4A，則電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{4}{0.4}$=10Ω；
則由R=k （273+t ）可得：
t=227℃
故答案為：（1）如圖所示；
（2）B；
（3）0.60；
（4）227．

點(diǎn)評(píng) 本題考查小燈泡伏安特性曲線的描繪實(shí)驗(yàn)，要注意明確本實(shí)驗(yàn)中一般采用滑動(dòng)變阻器分壓接法和電流表外接法；同時(shí)注意掌握根據(jù)伏安特性曲線分析問題的基本思路和方法．