Question

15．為了測量一個“12V 5W”的小燈泡在不同電壓下的功率，給定了以下器材：
電源：電動勢12V，內阻不計；
電流表：0～0.6A（內阻約為0.5Ω），0～3A，（內阻約為0.1Ω）；
電壓表：0～3V（內阻約為3kΩ），0～15V（內阻約為15kΩ）；
滑動變阻器；0～20Ω，允許通過的最大電流為1A；
開關一個，導線若干．
（1）實驗時要求加在燈泡兩端的電壓可從0V調到12V，請在圖甲所示的電路中筆畫線替代導線，完成實驗電路；
（2）某位同學測得小燈泡伏安特性曲線如圖所示．在某次測量時，電流表指針位置如圖丙所示，則其示讀數(shù)為0.40A，此時小燈泡的實際功率為2.4W；
（3）若還想根據(jù)小燈泡伏安特性曲線求出圖乙中P狀態(tài)時小燈泡的電阻，甲同學認為應該用L₁直線斜率求燈泡電阻；乙同學認為應該用L₂直線斜率求燈泡電阻．乙同學的說法正確．

Answer 1

分析 （1）關鍵是明確要求電壓從零調時，變阻器應采用分壓式接法，待測電阻滿足$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}＞\frac{{R}_{x}^{\;}}{{R}_{A}^{\;}}$時，電流表應用外接法；
（2）關鍵是電流表的估讀方法：若電表每小格讀數(shù)出現(xiàn)“2”則應是$\frac{1}{2}$估讀，即應估讀到每小格讀數(shù)的$\frac{1}{2}$即可；
（3）通過R=$\frac{U}{I}$可知，電阻應等于U-I圖象中圖線上的點與原點連線的斜率而表示切線的斜率．

解答 解：（1）由于實驗要求電壓從零調，所以變阻器應采用分壓式接法；
由于小燈泡電阻較小滿足$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}＞\frac{{R}_{x}^{\;}}{{R}_{A}^{\;}}$，電流表應用外接法，實驗電路如圖所示：

（2）：電流表每小格讀數(shù)為0.02A，應進行$\frac{1}{2}$估讀，所以讀數(shù)為：I=0.40A；
從U-I圖象中可讀出I=0.40A時對應的電壓U=6.0V，所以小燈泡功率為：P=UI=6×0.40=2.4W；
（3）：根據(jù)R=$\frac{U}{I}$可知，電阻R等于U-I圖象中圖線上的點與原點連線的斜率而不是切線的斜率，所以乙同學正確．
故答案為：（1）如圖
（2）0.40，2.4
（3）乙

點評 本題應明確：①當實驗要求電流從零調或變阻器的全電阻遠小于待測電阻時，變阻器應采用分壓式接法；②當待測電阻滿足$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}＞\frac{{R}_{x}^{\;}}{{R}_{A}^{\;}}$時，電流表應用外接法，滿足$\frac{{\;R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}＜\frac{{R}_{x}^{\;}}{{R}_{A}^{\;}}$時，電流表應用內接法；③注意電表估讀的方法：若每小格讀數(shù)中出現(xiàn)“1”、“2”、“5”時，則應是“$\frac{1}{10}$”、“$\frac{1}{2}$”、“$\frac{1}{5}$”估讀；③注意圖象斜率的含義，U-I圖象中，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$可知，電阻R應等于圖線上的點與原點連線的斜率，而速度時間圖象即v-t圖象中，由于a=$\frac{△v}{△t}$，可知加速度a應等于切線的斜率．