Question

【題目】某同學(xué)研究小燈泡的伏安特性，所使用的器材有：小燈泡L(額定電壓3.8V，額定電流0.32A)；電壓表V(量程5V，內(nèi)阻3k)；電流表A(量程0.3A，內(nèi)阻0.5)；固定電阻R0(阻值1.0)；滑動變阻器R(阻值0~9.0)；電源E(電動勢5V，內(nèi)阻不計)；開關(guān)S；導(dǎo)線若干。

(1)實(shí)驗(yàn)要求能夠?qū)崿F(xiàn)在0~0.32A的范圍內(nèi)對小燈泡進(jìn)行測量，利用上述器材，設(shè)計電路，在方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖。

(2)實(shí)驗(yàn)測得該小燈泡伏安特性曲線如圖(a)所示。

由實(shí)驗(yàn)曲線可知，隨著電流的增加小燈泡的電阻_________(填“增大”、“不變”或“減小”)；設(shè)A為實(shí)驗(yàn)曲線上的某點(diǎn)，過A點(diǎn)的切線斜率為k1，坐標(biāo)原點(diǎn)與A點(diǎn)連線的斜率為k2，則對應(yīng)A點(diǎn)時小燈泡的電阻為____________。

(3)用另一電源E0(電動勢3V，內(nèi)阻1.0 )和題給器材連接成圖(b)所示的電路，調(diào)節(jié)滑動變阻器R的阻值，可以改變小燈泡的實(shí)際功率。閉合開關(guān)S，在R的變化范圍內(nèi)，小燈泡的最小功率為____________W。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)

Answer 1

【答案】 增大 0.20-0.23

【解析】（1）因本實(shí)驗(yàn)需要電流從零開始調(diào)節(jié)，因此應(yīng)采用滑動變阻器分壓接法；由于電流表量程較小，為了擴(kuò)大電壓表量程，將R0和電流表并聯(lián)，因并聯(lián)后的電流表內(nèi)阻和燈泡內(nèi)阻接近，故電流表采用外接法，故原理圖如圖所示：

（2）圖象中圖象的斜率表示電阻的倒數(shù)，由圖可知，圖象的斜率隨電壓的增大而減小，故說明電阻隨電流的增大而增大，則A點(diǎn)的電阻為： ；

（3）當(dāng)滑動變阻器阻值全部接入時，燈泡的功率最小，將R等效為電源內(nèi)阻，則電源電動勢為，等效內(nèi)阻為；則有： ；作出電源的伏安特性曲線如圖中實(shí)線所示；

由圖可知，燈泡電壓為，電流

則最小功率。