Question

某同學(xué)為了研究一個(gè)小燈泡的燈絲電阻隨溫度的升高而變化的規(guī)律，用實(shí)驗(yàn)得到下表所示的數(shù)據(jù)（I和U分別表示小燈泡的電流和電壓），則：

U/V	0	0.20	0.40	0.60	0.80	1.00	1.20	1.40	1.60	1.80	2.00
I/A	0	0.12	0.21	0.29	0.34	0.38		0.45	0.47	0.49	0.50

（1）當(dāng)U=1.20V時(shí)對應(yīng)的電流表如圖甲所示，其讀數(shù)為

 

A
（2）實(shí)驗(yàn)中所用的器材有：
電壓表（量程3V，內(nèi)阻約為2kΩ）
電流表量程（0.6A，內(nèi)阻約為0.2Ω）
滑動(dòng)變阻器（0～5Ω，1A）
電源、待測小燈泡、電鍵、導(dǎo)線若干．請?jiān)趫D乙方框中畫出該實(shí)驗(yàn)的電路圖
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在圖丙中畫出小燈泡的U-I曲線
（4）如果把這個(gè)小燈泡接直接接在一個(gè)電動(dòng)勢為1.5V、內(nèi)阻為2.0Ω的電池兩端，則小燈泡的實(shí)際功率是

 

W（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）

Answer 1

分析：（1）為測量多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法，燈泡電阻較小，遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻，電流表應(yīng)采用外接法，據(jù)此作出實(shí)驗(yàn)電路圖．
（2）根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)用描點(diǎn)法作圖，作出小燈泡的伏安特性曲線．
（3）在小燈泡的伏安特性曲線上作出電源路端電壓與電路電流關(guān)系圖象，找出該圖象與燈泡伏安特性曲線交點(diǎn)所對應(yīng)的電壓與電流值，由P=UI求出燈泡的實(shí)際功率．

解答：解：（1）電流表的指針對應(yīng)的刻度超過1.4一個(gè)小格，因此可以讀作：0.42Ω
（2）由于小燈泡燈絲的電阻值遠(yuǎn)小于電壓表的內(nèi)阻，如：電壓為2.00V時(shí)，其阻值
R燈=

U

I

=

2.00

0.50

=4.0Ω，為減少由于電表接入電路引起的系統(tǒng)誤差，應(yīng)采用電流表外接法．為使小燈泡兩端的電壓的變化范圍盡可能大，滑線變阻器應(yīng)連接成分壓電路，實(shí)驗(yàn)電路如圖乙所示．
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)在U-I坐標(biāo)系中描點(diǎn)，并將這些數(shù)據(jù)點(diǎn)連接成一條平滑的曲線，如圖2所示．
（4）作出電源的U-I圖線，它與小燈泡的伏安特性曲線的交點(diǎn)坐標(biāo)就是小燈泡的工作點(diǎn)，小燈泡的實(shí)際電流為0.33-0.35A電壓為0.80-0.82V，功率P=IU=0.27～0.28W．
故答案為：（1）0.42A（0.40A～0.42A都正確）   
（2）如圖乙所示                             （3）如圖丙所示                           （4）0.28W（0.25-0.32都正確）       

點(diǎn)評：本題考查了實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路是實(shí)驗(yàn)常考問題，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路的關(guān)鍵是根據(jù)題目要求確定滑動(dòng)變阻器采用分壓接法還是采用限流接法，根據(jù)待測電路元件電阻大小與電表內(nèi)阻間的關(guān)系確定電流表采用內(nèi)接法還是外接法．