Question

18．小燈泡燈絲的電阻隨溫度的升高而變大，某同學利用實驗探究這一現(xiàn)象．所提供的器材有：
A．電流表（A₁） 量程0-0.6A，內阻約0.125Ω
B．電流表（A₂） 量程0-3A，內阻約0.025Ω
C．電壓表（V₁） 量程0-3V，內阻約3kΩ
D．電壓表（V₂） 量程0-15V，內阻約15kΩ
E．滑動變阻器（R₁）總阻值約10Ω
F．滑動變阻器（R₂）總阻值約200Ω
G．電池（E）電動勢3.0V，內阻很小
H．導線若干，電鍵K
該同學選擇儀器，設計電路并進行實驗，通過實驗得到如下數(shù)據(jù)：

I/A	0	0.12	0.21	0.29	0.34	0.38	0.42	0.45	0.47	0.49	0.50
U/V	0	0.20	0.40	0.60	0.80	1.00	1.20	1.40	1.60	1.80	2.00

（1）請你推測該同學選擇的器材是：電流表為A，電壓表為C，滑動變阻器為E（以上均填寫器材代號）．
（2）請你推測該同學設計的實驗電路圖并畫在圖甲的方框中．
（3）請在圖乙的坐標系中畫出小燈泡的I-U曲線．
（4）若將該小燈泡直接接在電動勢是 1.5V，內阻是 2.0Ω的電池兩端，小燈泡的實際功率為2.8W．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，結合實驗的原理選擇實驗器材．
（2）為測量多組實驗數(shù)據(jù)，滑動變阻器應采用分壓接法，燈泡電阻較小，遠小于電壓表內阻，電流表應采用外接法，據(jù)此作出實驗電路圖．
（3）根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)，應用描點法作圖，作出小燈泡的伏安特性曲線．
（4）在小燈泡的伏安特性曲線上作出電源路端電壓與電路電流關系圖象，找出該圖象與燈泡伏安特性曲線交點所對應的電壓與電流值，由P=UI求出燈泡的實際功率．

解答 解：（1）由表中實驗數(shù)據(jù)可知，電流最大測量值為0.5A，則電流表應選A；電壓最大測量值為2V，電壓表應選C；為方便實驗操作滑動變阻器應選擇E．
（2）由表中實驗數(shù)據(jù)可知，電壓與電流從零開始變化，滑動變阻器應采用分壓接法；燈泡最大阻值約為：R_燈=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.00}{0.50}$=4Ω，電流表內阻約為0.125Ω，電壓表內阻約為3kΩ，電壓表內阻遠大于燈泡電阻，電流表應選擇外接法；電路圖如圖所示．

（3）根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)在坐標系內描出對應點，然后根據(jù)坐標系內描出的點作出圖象如圖所示：

（4）小燈泡直接接在電動勢是 1.5V，內阻是 2.0Ω，則短路電流：${I}_{短}=\frac{E}{r}=\frac{1.5}{2.0}=0.75$A
在燈泡的U-I圖象坐標系內作出電源的U-I圖象如圖所示，

它與小燈泡的伏安特性曲線的交點坐標就是小燈泡的工作點，
由圖象可知，小燈泡的實際電流為0.34A（0.33-0.35A均正確），電壓為0.81A，（0.80-0.82V均正確），
功率P=IU=0.34×0.81≈0.28W．
故答案為：（1）A，C，E；（2）電路圖如圖所示；（3）圖象如圖所示；（4）0.28．

點評 本題考查了實驗電路的設計，設計實驗電路是實驗常考問題，設計實驗電路的關鍵是根據(jù)題目要求確定滑動變阻器采用分壓接法還是采用限流接法，根據(jù)待測電路元件電阻大小與電表內阻間的關系確定電流表采用內接法還是外接法．