Question

12．有一個(gè)小燈泡上標(biāo)有“4V，2W”的字樣，現(xiàn)在要用伏安法測(cè)量這個(gè)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(dòng)變阻器R₁（0～10Ω，2A）              
F．滑動(dòng)變阻器R₂（0～100Ω，0.2A）
G．學(xué)生電源（直流6V）、開(kāi)關(guān)及導(dǎo)線
（1）為了調(diào)節(jié)方便，測(cè)量盡可能準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用電壓表A，電流表D，滑動(dòng)變阻器E．（填器材的前方選項(xiàng)符號(hào)，如A，B）
（2）為使實(shí)驗(yàn)誤差盡量減小，要求從零開(kāi)始多取幾組數(shù)據(jù)；請(qǐng)?jiān)趫D1的方框中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖．

（3）某同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)畫(huà)出了該小燈泡的伏安特性曲線，如圖2所示，若用電動(dòng)勢(shì)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0.42 W．
（4）P為圖2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(shuō)法中正確的是AC
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(duì)應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的電阻約為5.33Ω       D．對(duì)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(cè)量燈泡兩端的電壓，故應(yīng)通過(guò)燈泡的額定電壓值判斷需要的電壓表；由流過(guò)燈泡的電流判斷需要的電流表；由題意判斷需要的滑動(dòng)變阻器；
（2）根據(jù)滑動(dòng)變阻器分壓及限流接法的不同作用，結(jié)合題意選擇滑動(dòng)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(huà)出電源的U-I曲線，與小燈泡伏安曲線的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓和電流即為此時(shí)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=$\frac{U}{I}$，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(duì)應(yīng)P點(diǎn)，燈泡的電阻等于過(guò)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=$\frac{P}{U}$=$\frac{2}{4}$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=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{16}{2}$=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(kāi)始變化，并要多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，故只能采用滑動(dòng)變阻器分壓接法，故電路圖如圖所示：
（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律得：U=E-Ir，則有U=4-8I，畫(huà)出U-I圖象如圖所示，
交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓與電流即為小燈泡此時(shí)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(shuō)明電阻逐漸增大．故A正確，B錯(cuò)誤；
C、D、對(duì)應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的電阻為R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.4}{0.45}$=5.33Ω，故C正確，D錯(cuò)誤．
故選AC
故答案為：（1）A；D；E；
（2）如圖所示
（3）0.42；
（4）AC

點(diǎn)評(píng) 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(dòng)變阻器分壓及限流接法的區(qū)別及應(yīng)用，同時(shí)還應(yīng)明確內(nèi)外接法的不同及判斷．