Question

15．有一個(gè)小燈泡上標(biāo)有“4.8V，2W”的字樣，現(xiàn)在要描繪它的伏安特性曲線．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（0～15V，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（l0Ω，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為了使測量結(jié)果更加準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)中所用電壓表應(yīng)選用A．定值電阻選D（均用序號(hào)字母填寫）；
②為盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差，并要求從零開始多取幾組數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)诜娇騼?nèi)畫出滿足要求的電路圖；

③若電壓表、電流表的示數(shù)分別為2.0V、0.4A，則燈泡的功率等于1.6．
④根據(jù)實(shí)驗(yàn)測出燈泡的電壓、電流，再計(jì)算出不同電壓下的功率，做出P-U²圖象，下面的四個(gè)圖象中可能正確的是C．

Answer 1

分析 ①電壓表V內(nèi)阻為3kΩ，擴(kuò)大量程時(shí)所串聯(lián)電阻越大，則所擴(kuò)大的量程也越大，因此選擇電阻C與該電壓表串聯(lián)即可，這樣即將電表表擴(kuò)大為6V；
②描繪小燈泡的伏安特性曲線，由于需要多測數(shù)據(jù)，且電壓要求從零條件，因此滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，由于燈泡電阻較小，因此安培表外接，由此可畫出實(shí)驗(yàn)原理圖．
③根據(jù)串并聯(lián)電路規(guī)律和歐姆定律求解；
④明確燈泡電阻隨溫度的變化關(guān)系，再根據(jù)功率公式進(jìn)行分析即可求解．

解答 解：①電壓表在擴(kuò)大量程時(shí)需要串聯(lián)電阻，串聯(lián)電阻越大，則所擴(kuò)大的量程也越大，
該題中電壓表量程大于燈泡的額定電壓4.8V即可，因此選擇電阻D與該電壓表串聯(lián)即可，這樣即將電表表擴(kuò)大為6V；
②描繪小燈泡的伏安特性曲線，由于需要多測數(shù)據(jù)，且電壓要求從零條件，因此滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，由于燈泡電阻較小，因此安培表外接，由此可畫出實(shí)驗(yàn)原理圖如下所示：

③由于電壓表內(nèi)阻3kΩ，定值電阻R₁=3kΩ，
根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn)得小燈泡兩端電壓U與電壓表讀數(shù)U_V的定量關(guān)系是U=2U_V．故燈泡兩端電壓為4V； 因電壓表內(nèi)阻過大，故流過燈泡的電流可認(rèn)為0.4A，故功率P=UI=4×0.4=1.6W；
④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：①A；D；
②如圖所示；
③1.6；
④C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查測量燈泡的伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)，要注意本實(shí)驗(yàn)變化多樣，是高考必考內(nèi)容，解答的前提是明確實(shí)驗(yàn)原理、正確進(jìn)行儀器選擇、掌握安培表內(nèi)外接法和滑動(dòng)變阻器的分壓、限流接法等．