Question

2．某同學通過實驗研究小燈泡的電壓與電流的關(guān)系．除小燈泡外，可用的器材如下：
A．電源（電動勢3V，內(nèi)阻為1.5Ω）
B．電流表（0～3V，內(nèi)阻約為10kΩ）
C．電流表（0，0.6A，內(nèi)阻約為5Ω）
D．滑動變阻器（0～50Ω，額定電流0.4A）
E．滑動變阻器（0～50Ω，額定電流1.0A）
F．電鍵S，導線若干．

（1）實驗中移動滑動變阻器滑片，得到了小燈泡的U-I圖象如圖甲所示，則可知小燈泡的電阻隨電壓增大而增大（填“增大”、“減小”或“不變”）；實驗時應選用的滑動變阻器為E．（填器材前的字母序號）
（2）根據(jù)圖甲、將圖乙實驗電路中缺少的導線補全（其中電流表和電壓表分別測量小燈泡的電流和電壓）．
（3）若某次連接時，把AB間的導線誤接在AC之間，合上電鍵，任意移動滑片發(fā)現(xiàn)都不能使小燈泡完全熄滅，則此時的電路中，小燈泡可能獲得的最小功率是0.068W．（本問中電壓表和電流表均視為理想電表，結(jié)果保留2位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖象可明確電阻的變化； 根據(jù)滑動變阻器的電流最大值可確定滑動變阻器；
（2）根據(jù)實驗原理可明確對應的實物圖；
（3）當把AB間的導線誤接在AC之間時，滑動變阻器的連接情況：滑動觸頭打到最左端或最右端時變阻器均短路，此時小燈泡功率最大，滑動觸頭在中間時，變阻器的有效電阻最大，小燈泡功率最小，將滑動變阻器和電源看作等效電源，做出電源對應的U-I圖象分析；

解答 解：（1）由圖象可知，圖象的斜率表示電阻，根據(jù)歐姆定律R=$\frac{U}{I}$知，小燈泡的電阻隨電壓增大而增大．由圖可知，測量電流的最大值約為0.5A，故滑動變阻器只能選 擇E；
（2）根據(jù)原理可得出對應的實物圖，如圖乙所示；

（3）若把AB間的導線誤接在AC之間，則當變阻器滑動觸頭在變阻器中間時阻值最大R=$\frac{25}{2}$Ω=12.5Ω，此時小燈泡功率最小，把變阻器與電源內(nèi)阻看成為等效電源的內(nèi)阻，其電動勢為3V，內(nèi)阻為14Ω，則短路電流I_短=$\frac{3}{14}$A=0.2A，在小燈泡的U-I圖象中，連接U=3V與I=0.2A兩點，畫出表示電源的U-I圖象，如圖，讀出兩圖線的交點坐標為U=0.38V，I=0.18A，則小燈泡的最小功率為P=UI=0.38×0.18=0.068W；
故答案為：（1）增大； E； （2）如圖所示； （3）0.068．

點評 本題考查小燈泡伏安特性曲線的描繪實驗； 要注意掌握實物圖、儀表的選擇以及圖象的應用； 其中第三問較難，關(guān)鍵明確當已知小燈泡的伏安特性曲線，要求其功率時，要再畫出表示電源的U-I圖象，則兩圖線的交點坐標即為小燈泡的實際電流與電壓，然后根據(jù)P=UI求解．