Question

4．一只小燈泡，額定功率為0.75W，額定電壓值已模糊不清．A小組的同學(xué)想測(cè)定其額定電壓值，于是先用歐姆表測(cè)出該燈泡的電阻約為3Ω，然后根據(jù)公式計(jì)算出該燈泡的額定電壓U=$\sqrt{PR}$=1.5V．B小組同學(xué)認(rèn)為A小組測(cè)量方法有誤，他們利用下面可供選擇的器材設(shè)計(jì)一個(gè)電路，測(cè)量通過燈泡的電流和它兩端的電壓，并根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)來繪制燈泡的U-I圖線，進(jìn)而找到燈泡的額定電壓．
A．電壓表V（量程3V，內(nèi)阻約3kΩ）       
B．電流表A1（量程1 500mA，內(nèi)阻約0.02Ω）
C．電流表A₂（量程500mA，內(nèi)阻約0.6Ω）
D．滑動(dòng)變阻器R₁（0～10Ω）
E．滑動(dòng)變阻器R₂（0～100Ω）           
F．電源E（電動(dòng)勢(shì)4.0V，內(nèi)阻不計(jì)）
G．開關(guān)S和導(dǎo)線若干              
H．待測(cè)燈泡L（額定功率0.75W，額定電壓未知）
（1）在實(shí)驗(yàn)過程中，B小組的同學(xué)將燈泡兩端的電壓由零緩慢地增加，在下面圖a所給的虛線框中畫出實(shí)驗(yàn)的電路原理圖．上述器材中，電流表選A₂（選填“A₁”或“A₂”）；滑動(dòng)變阻器選R₁（選填“R₁”或“R₂”）．

（2）當(dāng)電壓達(dá)到1.23V時(shí)，發(fā)現(xiàn)燈泡亮度很暗，當(dāng)達(dá)到2.70V時(shí)，燈泡功率已超過額定功率，便立即斷開開關(guān)，并將所測(cè)數(shù)據(jù)記錄在下面表格中．

次數(shù)	1	2	3	4	5	6	7
U/V	0.20	0.60	1.00	1.40	1.80	2.20	2.70
I/mA	80	155	195	227	255	279	310

請(qǐng)你根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖b中作出燈泡的UI圖線．
（3）由圖象得出該燈泡的額定電壓應(yīng)為2.5V；顯然這一結(jié)果大于1.5V，究其原因是燈泡電阻隨著溫度的升高而升高．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)表格數(shù)據(jù)中電流值可以選擇電流表量程；電壓要從零開始連續(xù)調(diào)節(jié)，故滑動(dòng)變阻器從分壓式接法，故用小電阻的滑動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)方便；
（2）采用描點(diǎn)法做出U-I圖象，注意通過坐標(biāo)原點(diǎn)；
（3）根據(jù)題目中的功率和做出的I-U圖象計(jì)算額定電壓；不同工作電壓，小燈泡的功率不同，溫度不同，電阻值不同．

解答 解：（1）題目表格中電流最大310mA，考慮測(cè)量的精確度，故電流表選擇A₂；
要描繪小燈泡的U-I圖象，電壓要從零開始連續(xù)調(diào)節(jié)，故滑動(dòng)變阻器從分壓式接法，故選擇小量程的變阻器方便操作，故變阻器選擇R₁；
（2）小燈泡的U-I圖象如圖所示：
（3）小燈泡的功率為0.75W；
當(dāng)電壓為2.5V時(shí)，電流為0.3A，此時(shí)電功率為：P=UI=2.5×0.3=0.75W，恰好等于額定功率，故額定電壓為2.5V；
顯然這一結(jié)果大管于1.5 V，究其原因是燈泡電阻隨著溫度的升高而升高；
故答案為：（1）A₂、R₁；（2）如圖所示；（3）2.5，燈泡電阻隨著溫度的升高而升高．

點(diǎn)評(píng) 本題考查測(cè)量燈泡的U-I曲線的原理；要掌握實(shí)驗(yàn)器材的選取原則，熟記電流表內(nèi)接法與外接法的選擇方法，以及滑動(dòng)變阻器分壓式接法的條件即選擇原則．