Question

15．某同學要測繪標有“3.8V，0.3A”的小燈泡的燈絲電流I隨其兩端電壓U變化的圖象．
除了導線和開關外，有以下一些器材可供選擇：
電流表：A₁（量程100mA，內阻約2Ω）；
A₂（量程0.4A，內阻約0.3Ω）；
電壓表：V₁（量程4V，內阻約5kΩ）；
V₂（量程15V，內阻約15kΩ）；
滑動變阻器：R₁（阻值范圍0～10Ω）；
R₂（阻值范圍0～2kΩ）；
電源：E₁（電動勢為1.5V，內阻約為0.2Ω）；
E₂（電動勢為4V，內阻約為0.04Ω）．
實驗時要求測量范圍盡可能大，且要求燈泡上的電壓從0調節(jié)，測量結果盡可能準確：
（1）實驗中應選用電流表A₂，電壓表V₁，滑動變阻器R₁，電源E₂．（填器材的符號）
（2）在圖1的虛線框內畫出滿足實驗要求的電路圖；
（3）該小組同學通過實驗描繪出小燈泡的I-U圖線，并且過圖線的B點做出切線恰經過坐標（0，0.15）的位置，如圖2所示．試根據(jù)學過的知識結合圖線，求出小燈泡在工作點B時的電阻值為10Ω，此時燈泡的實際功率是0.625W．

（4）根據(jù)I-U圖象可知，在圖3中能正確反映小燈泡耗電功率P與U或U²的關系的是C（其中U為外加電壓）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)小燈泡的額定電流、電壓確定電流表、電壓表的量程以及電源，根據(jù)燈泡的電阻大小確定滑動變阻器．
（2）抓住燈泡電流、電壓要從零開始測起，滑動變阻器采用分壓式接法，結合燈泡電阻的大小確定電流表的內外接．
（3）結合B點的電壓、電流，結合歐姆定律求出電阻，根據(jù)P=UI求出燈泡的實際功率．
（4）根據(jù)P=UI確定正確P-U圖線．根據(jù)$R=\frac{{U}^{2}}{P}$確定正確的P-U²圖線．

解答 解：（1）因為小燈泡的額定電壓為3.8V，可知電壓表選擇V₁，電源選擇E₂．小燈泡的額定電流為0.3A，則電流表選擇A₂．燈泡電阻的大約值為：$R=\frac{U}{I}=\frac{3.8}{0.3}Ω≈12.7Ω$，為了便于測量，滑動變阻器選擇R₁．
（2）燈泡電流、電壓要從零開始測起，滑動變阻器采用分壓式接法，燈泡的電阻與電流表內阻相當，屬于小電阻，電流表采用外接法，電路圖如圖所示．
（3）小燈泡在工作點B時的電阻值為：R=$\frac{2.5}{0.25}Ω=10Ω$，
此時燈泡的實際功率為：P=UI=2.5×0.25W=0.625W．
（4）根據(jù)P=UI知，$I=\frac{P}{U}$，因為U增大，電流I增大，可知P-U圖線上的點與原點連線的斜率增大，故AB錯誤．
根據(jù)$R=\frac{{U}^{2}}{P}$得，P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，電壓增大，電阻增大，則$\frac{1}{R}$減小，故C正確，D錯誤．
故選：C．
故答案為：（1）A₂、V₁、R₁、E₂，（2）如圖所示，（3）10，0.625，（4）C．

點評 解決本題的關鍵掌握器材選取的原則：精確、安全、便于操作．以及掌握滑動變阻器分壓式和限流式的區(qū)別，電流表內外接的區(qū)別，難度中等．