Question

9．有一個(gè)小燈泡上標(biāo)有“4.8V  2W”字樣，現(xiàn)在測定小燈泡在不同電壓下的電功率，并作出小燈泡的電功率P與它兩端電壓的平方U²的關(guān)系曲線．有下列器材可供選用：
A．電壓表V₁（0～3V，內(nèi)阻3kΩ）　　 B．電壓表V₂（0～100V，內(nèi)阻15kΩ）
C．電流表A（0～0.6A，內(nèi)阻約1Ω）    D．定值電阻R₁=3kΩ
E．定值電阻R₂=15kΩ    F．滑動(dòng)變阻器R（10Ω，2A）
G．學(xué)生電源（直流6V，內(nèi)阻不計(jì)）
H．開關(guān)、導(dǎo)線若干
（1）為盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差，并要求小燈泡兩端電壓可從零到額定電壓內(nèi)任意變化，實(shí)驗(yàn)中所用電壓表應(yīng)選用A，定值電阻應(yīng)選用D（均用序號(hào)字母填寫）；
（2）請?jiān)谌鐖D1的方框內(nèi)畫出滿足實(shí)驗(yàn)要求的電路圖；
（3）利用上述實(shí)驗(yàn)電路圖測出的電壓表讀數(shù)U_V與此時(shí)小燈泡兩端電壓U的定量關(guān)系是U_V=$\frac{1}{2}$U，如圖2的四個(gè)圖象中正確的是C．

Answer 1

分析 （1）已知燈泡的額定電壓，則根據(jù)串聯(lián)電路的規(guī)律可得出電壓表，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求可以確定定值電阻的選取；
（2）要求從零開始，則應(yīng)采用分壓接法，同時(shí)考慮燈泡內(nèi)阻與電流表內(nèi)阻的關(guān)系可以確定電流表的接法；
（3）由功率公式可得出功率與電壓之間的關(guān)系，從而由數(shù)學(xué)知識(shí)可以得出正確的圖象．

解答 解：（1）由題意可知，燈泡的額定電壓為4.8V，而給出的電壓表中有15V和3V兩種，選用15V的電壓則誤差較大；而選用3V的電壓表，則量程偏小，故可以串聯(lián)一個(gè)電阻進(jìn)行分壓；由題意可知，選擇3kΩ的電阻可以使量程擴(kuò)大為2倍，故選用D即可；故可以選取3V的電壓表和3kΩ的電阻串聯(lián)充當(dāng)電壓表使用；
（2）因題目中要求多測幾組數(shù)據(jù)進(jìn)行作圖，故實(shí)驗(yàn)中選用分壓接法，并且將R₁與電壓表串聯(lián)充當(dāng)電壓表使用，電流表采用電流表外接法；
故原理圖如右圖所示；
（3）電壓表V₁（0～3V．內(nèi)阻3kΩ），定值電阻R₁=3kΩ；選取3V的電壓表和3kΩ的電阻串聯(lián)充當(dāng)電壓表使用，使量程擴(kuò)大為2倍，
所以電壓表讀數(shù)U_V與此時(shí)小燈泡兩端電壓U的定量關(guān)系是U_V=$\frac{1}{2}$U．
由功率公式可得：P=$\frac{{U}^{2}}{R}$；若R為定值的話，則P與U²應(yīng)為一次方程；但因?yàn)闊襞蓦娮桦S溫度的變化而變化，故功率隨溫度不再是線性關(guān)系，而是隨著電壓的增大，而使功率減小，故P與U²圖象應(yīng)為C；
故答案為；（1）A，D；（2）如圖所示；（3）U_V=$\frac{1}{2}$U，C．

點(diǎn)評(píng) 本題為探究型實(shí)驗(yàn)，應(yīng)注意兩個(gè)電壓表均無法保證要求，故可以采用串聯(lián)的方式可以對電表進(jìn)行改裝；此類題目近幾年越來越多，故應(yīng)注意把握．