Question

（2011?陜西二模）某同學(xué)用電壓表、電流表和滑動(dòng)變阻器等常規(guī)器材研究標(biāo)有額定電壓為3.8V字樣（額定功率字跡不清）的小燈泡的伏安特性，測得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示

次數(shù)	1	2	3	4	5	6
U/V	0	0.10	0.20	0.40	0.60	1.00
I/A	0	0.080	0.100	0.118	0.128	0.160
次數(shù)	7	8	9	10	11	12
U/V	1.60	2.20	2.60	3.00	3.40	3.80
I/A	0.200	0.238	0.258	0.278	0.291	0.310

請你根據(jù)上表數(shù)據(jù)：
（1）在如圖1所示虛線框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖．
（2）在如圖2所示的坐標(biāo)系中，選取適當(dāng)?shù)臉?biāo)度，畫出小燈泡的伏安特性曲線．
（3）實(shí)驗(yàn)中小燈泡兩端的電壓從零變化到額定電壓的過程中，小燈泡的最大電阻約為

12.3

Ω（保留三位有效數(shù)
字）；電阻大小發(fā)生變化的原因是

隨著小燈泡電壓的增大，通過的電流增大，功率增大，燈絲的溫度升高，電阻增大

．
（4）將本實(shí)驗(yàn)用的小燈泡接入圖3所示的電路，電源電壓恒為6.0V，定值電阻R₁=30Ω，電流表（內(nèi)阻不計(jì)）讀數(shù)為0.45A．根據(jù)你描繪出的小燈泡的伏安特性曲線，此時(shí)小燈泡消耗的實(shí)際功率約為

0.63（0.60～0.65）

W（保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析：（1）該實(shí)驗(yàn)中由于需要測量較多的數(shù)據(jù)，因此滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，由于燈泡電阻較小，因此安培表采用外接法，由此可正確畫出實(shí)驗(yàn)的原理圖；
（2）根據(jù)所給數(shù)據(jù)，利用描點(diǎn)法可以畫出小燈泡的伏安特性曲線；
（3）當(dāng)電流最大時(shí)，溫度最高，此時(shí)對應(yīng)的電阻最大，燈泡燈絲的電阻率隨著溫度的升高而增大，因此當(dāng)電流發(fā)生變化時(shí)，燈絲的電阻發(fā)生變化；
（4）根據(jù)電路結(jié)構(gòu)求出燈泡此時(shí)的電流，根據(jù)燈泡的U-I特性曲線求出此時(shí)燈泡的電壓，然后根據(jù)P=UI即可求出其功率．

解答：解：（1）該實(shí)驗(yàn)中由于需要測量較多的數(shù)據(jù)，因此滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，由于燈泡電阻較小，因此安培表采用外接法，由此可得出電路圖如下所示：
       
（2）根據(jù)所給數(shù)據(jù)，利用描點(diǎn)法可以畫出小燈泡的伏安特性曲線如下圖所示：

（3）當(dāng)電流最大時(shí)，溫度最高，此時(shí)對應(yīng)的電阻最大，因
Rmax=

U

I

=

3.80

0.31

≈12.3Ω
燈絲電阻發(fā)生變化的原因主要是：隨著電流增大，燈絲溫度升高，導(dǎo)致燈絲電阻率增大，因此燈絲電阻增大．
故答案為：12.3，隨著小燈泡電壓的增大，通過的電流增大，功率增大，燈絲的溫度升高，電阻增大．
（4）通過R₁的電流為：
I1=

U

R1

=0.2A
通過小燈泡的電流：I₂=I-I₁=0.25A
由伏安特性曲線可知，小燈泡兩端的電壓：U_燈≈2.5V
因此燈泡的功率為：
P_燈=U_燈I₂=0.63W，答案在0.60～0.65A內(nèi)．
故答案為：0.63（0.60～0.65）．

點(diǎn)評：本題考查了實(shí)物圖的連接、電壓表的使用、電流表的讀數(shù)、電阻大小的影響因素、功率計(jì)等．這幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)在電學(xué)實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)的頻率很高，一定要掌握．