Question

10．某同學做描繪小燈泡（額定電壓為3.8V，額定電流為0.32A）的伏安特性曲線實驗，有下列器材可供選用：
A．電壓表V₁（0～3V，內阻3kΩ）
B．電壓表V₂（0～15V，內阻15kΩ）
C．電流表A（0～0.6A，內阻約1Ω）
D．定值電阻R₁=2kΩ
E．定值電阻R₂=15kΩ
F．滑動變阻器R（10Ω，2A）      
G．學生電源（直流6V，內阻不計）                                          
H．開關、導線若干                                            
（1）為了使測量結果更加準確，實驗中所用電壓表應選用A，定值電阻應選用D（均用序號字母填寫）；
（2）為盡量減小實驗誤差，并要求從零開始多取幾組數(shù)據(jù)，請在圖1畫出滿足實驗要求的電路圖；
（3）該同學按照正確的電路圖和正確的實驗步驟，描出的伏安特性曲線如圖2所示，將兩個這樣的小燈泡與電動勢4V內阻為10Ω的電源串聯(lián)，此時每個小燈泡的發(fā)熱功率為0.064W（結果取2位有效數(shù)字）．

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)實驗的要求可以確定定值電阻的選��；
（2）要求從零開始，則應采用分壓接法，同時考慮燈泡內阻與電流表內阻的關系可以確定電流表的接法；
（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律可得出燈泡兩端電壓與電流之間的關系，作出對應的伏安特性曲線； 二者的交點為燈泡的工作點，則由圖可讀出對應的電壓和電流，由P=UI可求得電功率．

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)一個電阻進行分壓；由題意可知，選擇2KΩ的電阻可以使量程擴大至可用范圍，故選用D即可；故可以選取3V的電壓表和2kΩ的電阻串聯(lián)充當電壓表使用；
（2）因題目中要求多測幾組數(shù)據(jù)進行作圖，故實驗中選用分壓接法，并且將R₁與電壓表串聯(lián)充當電壓表使用，電流表采用電流表外接法；
故原理圖如圖所示；
（3）如果用一個電動勢為4V，內阻為10Ω的電源與兩個同樣的小燈泡串聯(lián)組成電路．設每燈電壓為U，則由閉合電路歐姆定律可知：
2U=E-Ir；
變形可得：U=$\frac{E}{2}$-$\frac{I}{2}r$；
作出對應的圖象如圖所示，則可知，燈泡電壓為0.4V，電流為0.16A；
則功率P=UI=0.4×0.16=0.064W；
故答案為：（1）A，D； （2）如圖所示； （3）0.064．

點評 本題考查描繪燈泡的伏安特性曲線實驗；對于測小燈泡伏安特性曲線實驗要求滑動變阻器用分壓式接法，電流表用外接法，同時要注意當電壓表量程不合適時要考慮電表的改裝．