Question

10．有一個(gè)小燈泡上標(biāo)有“4V，2W”的字樣，現(xiàn)要描繪這個(gè)燈泡的伏安特性圖線．有下列器材供選用：
A．電壓表（0～5V，內(nèi)阻約為10kΩ）
B．電壓表（0～10V，內(nèi)阻約為20kΩ）
C．電流表（0～0.3A，內(nèi)阻約為1Ω）
D．電流表（0～0.6A，內(nèi)阻約為0.4Ω）
E．滑動(dòng)變阻器（10Ω，2A）
F．學(xué)生電源（直流6V），還有電鍵、導(dǎo)線若干
（1）實(shí)驗(yàn)中所用電壓表應(yīng)選用A，電流表應(yīng)選用D（用字母D表示）．
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)要求盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差，請(qǐng)?jiān)诜娇蛑性O(shè)計(jì)滿足實(shí)驗(yàn)要求的測(cè)量電路圖．

（3）某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)畫出了該小燈泡的伏安特性曲線（如圖所示），若用電動(dòng)勢(shì)為3V、內(nèi)阻為2.5Ω的電源給該小燈泡供電，則該小燈泡的實(shí)際功率是0.80W．

Answer 1

分析 （1）儀表的選擇應(yīng)本著安全準(zhǔn)確的原則；電壓表要測(cè)量燈泡兩端的電壓，故應(yīng)通過燈泡的額定電壓值判斷需要的電壓表；由流過燈泡的電流判斷需要的電流表；由題意判斷需要的滑動(dòng)變阻器；
（2）根據(jù)滑動(dòng)變阻器分壓及限流接法的不同作用，結(jié)合題意選擇滑動(dòng)變阻器的接法；由電流表、電壓表與燈泡內(nèi)阻間的大小關(guān)系確定電流表的接法．
（3）在圖中作出電源的伏安特性曲線，則兩圖象的交點(diǎn)為電燈泡的工作點(diǎn)，則可求得燈泡的電流和電壓，從而求得燈泡的實(shí)際功率．

解答 解：（1）因燈泡的額定電壓為4V，為保證安全選用的電壓表量程應(yīng)稍大于4V，但不能大太多，量程太大則示數(shù)不準(zhǔn)確；故只能選用0～5V的電壓表，故選A；
由P=UI得，燈泡的額定電流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{2}{4}$=0.5A；故電流表應(yīng)選擇0～0.6A的量程，故選D；
（2）由題意要求可知，電壓從零開始變化，并要多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，故只能采用滑動(dòng)變阻器分壓接法，燈泡的電阻約為R=$\frac{{U}^{2}}{P}=8$Ω，跟電流表內(nèi)阻接近，所以用電流表外接法，原理圖如圖所示．
（3）當(dāng)燈泡接入電動(dòng)勢(shì)為3V、內(nèi)阻為2.5Ω的電源中時(shí)，由閉合電路歐姆定律E=U+Ir
U=3-2.5I
畫出U-I圖象，與該小燈泡的伏安特性曲線的交點(diǎn)表示該燈泡接入電路中的電壓和電流，由圖讀出通過燈泡電流為0.4A，兩端電壓為2.0V，所以功率為0.8W．
故答案為：（1）A；D（2）如圖所示（3）0.80

點(diǎn)評(píng) 本題考查實(shí)驗(yàn)中的儀表選擇及接法的選擇；應(yīng)注意滑動(dòng)變阻器分壓及限流接法的區(qū)別及應(yīng)用，同時(shí)還應(yīng)明確內(nèi)外接法的不同及判斷．