Question

18．為探究小燈泡L的伏安特性曲線，提供了以下器材：
小燈泡L，規(guī)格“4.0V　2.8W”；
電流表A₁，量程3A，內阻約為0.1Ω；
電流表A₂，量程0.6A，內阻r₂=0.2Ω；
電壓表V，量程3V，內阻r_V=9kΩ；
標準電阻R₁，阻值1Ω；
標準電阻R₂，阻值3kΩ；
滑動變阻器R，阻值范圍0～10Ω；
學生電源E，電動勢6V，內阻不計；
開關S及導線若干．
（1）某同學設計了如圖甲所示的電路來進行測量，閉合開關前，滑動變阻器滑片應置于左端，當通過L的電流為0.46A時，電壓表的示數如圖乙所示，電壓表的讀數為2.30V，此時L的電阻為5Ω．

（2）要想更準確完整地描繪出L的伏安特性曲線，需要重新設計電路．請你利用所供器材，在圖丙中的虛線框內補畫出實驗電路圖，并在圖上標明所選器材代號．
（3）根據實驗測得的數據，描繪出小燈泡的伏安特性曲線如圖丁，若將該燈泡接到E=1.5V、r=3.0Ω的電源兩端，則燈泡實際消耗的功率P=0.18W．（結果保留兩位有效數字）

Answer 1

分析 （1）根據分壓式接法的基本原理可明確滑片的位置；再根據電表量程可確定最小分度，從而明確讀數，由歐姆定律求得電阻值；
（2）分析電表量程和燈泡額定值，從而確定正確的電路結構；
（3）畫出電源的U-I曲線，與小燈泡伏安曲線的交點對應的電壓和電流即為此時小燈泡的實際電壓與電流，根據P=UI即可求得實際功率；

解答 解（1）由圖甲可知，測量部分與滑動變阻器左端并聯(lián)，則可知，為了讓電壓從零開始調節(jié)，滑動變阻器滑片應滑至左端；
由圖乙可知，電壓表量程為3V，則最小分度為0.1V，故讀數為2.30V；由歐姆定律解得電阻值R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.3}{0.46}$Ω=5Ω．
（2）由于燈泡額定電壓為4.5V，故電壓表應串聯(lián)R₂使用，而額定電流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{2.8}{4}$=0.7V，大于電流表量程，因此電流表應并聯(lián)小電阻R₁使用，故虛線框內電路如圖所示；

（3）根據閉合電路歐姆定律得：U=E-Ir，則有U=3-10I，畫出U-I圖象如圖所示，
交點對應的電壓與電流即為小燈泡此時的實際電壓與電流，所以小燈泡兩端電壓為0.9V，電流I=0.2A，
所以實際功率為：P=UI=0.9×0.2W=0.18W
故答案為：（1）左端；2.30；5；（2）如圖所示；（3）0.18．

點評 本題應明確：①要知道電表的改裝原理，在實際實驗中能夠正確全用；②在表示小燈泡的I-U圖象中，同時作出表示電源的I-U圖象，讀出兩圖線的交點坐標即表示通過小燈泡的實際電流和電壓值．