Question

有一個小燈泡上標(biāo)有“4V，2W”的字樣，現(xiàn)在要用伏安法測量這個小燈泡的伏安特性曲線．現(xiàn)有下列器材供選用：
A．電壓表V₁（0～5V，內(nèi)阻約10kΩ）B．電壓表V₂（0～10V，內(nèi)阻約20kΩ）
C．電流表A₁（0～0.3A，內(nèi)阻約1Ω）D．電流表A₂（0～0.6A，內(nèi)阻約0.4Ω）
E．滑動變阻器R₁（0～10Ω，2A）F．滑動變阻器R₂（0～100Ω，0.2A）
G．學(xué)生電源（直流6V）、開關(guān)及導(dǎo)線
（1）為了調(diào)節(jié)方便，測量盡可能準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用電壓表

 

，電流表

 

，滑動變阻器

 

．（填器材的前方選項(xiàng)符號，如A，B）
（2）為使實(shí)驗(yàn)誤差盡量減小，要求從零開始多取幾組數(shù)據(jù)；請?jiān)谙旅娴姆娇蛑挟嫵鰧?shí)驗(yàn)電路圖．

（3）某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)畫出了該小燈泡的伏安特性曲線，如上圖所示，若用電動勢為4.0V、內(nèi)阻為8Ω的電源直接給該小燈泡供電，則該小燈泡的實(shí)際功率是

 

W．
（4）P為上圖中圖線上的一點(diǎn)，PN為圖線上P點(diǎn)的切線、PQ為U軸的垂線，PM為I軸的垂線，下列說法中正確的是

 

．
A．隨著所加電壓的增大，小燈泡的電阻增大
B．隨著所加電壓的增大，小燈泡的電阻減小
C．對應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的電阻約為5.33Ω
D．對應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的電阻約為24.0Ω

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變阻器；
（2）根據(jù)滑動變阻器分壓及限流接法的不同作用，結(jié)合題意選擇滑動變阻器的接法；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）畫出電源的U-I曲線，與小燈泡伏安曲線的交點(diǎn)對應(yīng)的電壓和電流即為此時小燈泡的實(shí)際電壓與電流，根據(jù)P=UI即可求得實(shí)際功率；
（4）根據(jù)電阻的定義R=

U

I

，電阻等于圖線上的點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率的倒數(shù)，斜率逐漸減小，電阻逐漸增大．對應(yīng)P點(diǎn)，燈泡的電阻等于過P點(diǎn)的切線斜率的倒數(shù)．

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A電壓表；
由P=UI得，燈泡的額定電流I=

P

U

=

2

4

A=0.5A，故電流表應(yīng)選擇0～0.6A的量程，故選D；
變阻器用分壓接法，應(yīng)選小阻值的E．
（2）燈泡內(nèi)阻R=

U2

P

=8Ω，電壓表遠(yuǎn)大于燈泡內(nèi)阻，應(yīng)采用電流表外接法；
而由題意要求可知，電壓從零開始變化，并要多測幾組數(shù)據(jù)，故只能采用滑動變阻器分壓接法，而分壓接法中應(yīng)選總阻值小的滑動變阻器，
電路圖如圖所示：
（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律得：U=E-Ir，則有U=4-8I，畫出U-I圖象如圖所示，
交點(diǎn)對應(yīng)的電壓與電流即為小燈泡此時的實(shí)際電壓與電流，所以小燈泡兩端電壓為1.2V，電流I=O.35A，
所以實(shí)際功率為P=UI=1.2×0.35W=0.42W
（4）A、B、圖線的斜率逐漸減小，說明電阻逐漸增大．故A正確，B錯誤；
C、D、對應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的電阻為R=

U

I

=

2.4

0.45

=5.33Ω，故C正確，D錯誤．
故選AC
故答案為：（1）A；D；E；
（2）如圖所示
（3）0.42 W；（4）AC

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