Question

10．某同學(xué)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(shí)驗(yàn)，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=2kΩ
E．定值電阻R₂=15kΩ
F．滑動(dòng)變阻器R（10Ω，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(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)中所用電壓表應(yīng)選用A，定值電阻應(yīng)選用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)趫D1畫出滿足實(shí)驗(yàn)要求的電路圖；
（3）該同學(xué)按照正確的電路圖和正確的實(shí)驗(yàn)步驟，描出的伏安特性曲線如圖2所示，將兩個(gè)這樣的小燈泡與電動(dòng)勢(shì)4V內(nèi)阻為10Ω的電源串聯(lián)，此時(shí)每個(gè)小燈泡的發(fā)熱功率為0.064W（結(jié)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(shí)驗(yàn)的要求可以確定定值電阻的選取；
（2）要求從零開始，則應(yīng)采用分壓接法，同時(shí)考慮燈泡內(nèi)阻與電流表內(nèi)阻的關(guān)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(guān)系，作出對(duì)應(yīng)的伏安特性曲線； 二者的交點(diǎn)為燈泡的工作點(diǎn)，則由圖可讀出對(duì)應(yīng)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(gè)電阻進(jìn)行分壓；由題意可知，選擇2KΩ的電阻可以使量程擴(kuò)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(dāng)電壓表使用；
（2）因題目中要求多測(cè)幾組數(shù)據(jù)進(jìn)行作圖，故實(shí)驗(yàn)中選用分壓接法，并且將R₁與電壓表串聯(lián)充當(dāng)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(gè)電動(dòng)勢(shì)為4V，內(nèi)阻為10Ω的電源與兩個(gè)同樣的小燈泡串聯(lián)組成電路．設(shè)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(duì)應(yīng)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(diǎn)評(píng) 本題考查描繪燈泡的伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)；對(duì)于測(cè)小燈泡伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)要求滑動(dòng)變阻器用分壓式接法，電流表用外接法，同時(shí)要注意當(dāng)電壓表量程不合適時(shí)要考慮電表的改裝．