Question

4．如圖1所示為某同學(xué)利用電學(xué)儀器研究小燈泡的U-I關(guān)系圖線．實(shí)驗(yàn)中可用的器材有：電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器R₁（阻值變化范圍0～50Ω）、滑動(dòng)變阻器R₂（阻值變化范圍0～1000Ω）、電動(dòng)勢為6V的電源（不計(jì)內(nèi)阻）、小燈泡、開關(guān)、導(dǎo)線若干．

（1）實(shí)驗(yàn)中要求得到U-I關(guān)系的完整曲線，在方框中已畫出如圖2電壓表和電流表，請補(bǔ)充出完整實(shí)驗(yàn)電路圖，并標(biāo)出所用滑動(dòng)變阻器的符號．
（2）由U-I關(guān)系圖線可知，小燈泡燈絲電阻隨溫度升高而增大（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（3）如果將該小燈泡分別接入甲、乙兩個(gè)不同電路，如圖3所示，其中甲電路的電源為一節(jié)干電池，乙電路的電源為三節(jié)干電池，每節(jié)干電池的電動(dòng)勢為1.5V，內(nèi)阻為1.5Ω，定值電阻R=18Ω，則接入甲（填“甲”或“乙”）電路時(shí)，小燈泡較亮些．
（4）在乙電路中，小燈泡消耗的電功率為0.15W．

Answer 1

分析 本題的關(guān)鍵是明確小燈泡阻值較小，電流表應(yīng)用外接法，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求電流從零調(diào)可知變阻器應(yīng)采用分壓式接法；在表示小燈泡的U-I圖象中同時(shí)畫出表示電源的U-T圖象，通過比較它們的交點(diǎn)坐標(biāo)即可求解；根據(jù)畫出的U-I1圖象讀出對應(yīng)的電壓和電流即可；

解答 解：（1）由于要畫出U-I關(guān)系的完整曲線，變阻器應(yīng)采用分壓式接法，
由于小燈泡的阻值較小，電流表應(yīng)用外接法，電路圖如圖所示：

（2）由U-I關(guān)系圖線可知，小燈泡燈絲電阻隨溫度升高而增大．
（3）分別在小燈泡燈絲電阻的U-I關(guān)系曲線圖上畫出電源的伏安特性曲線（電源乙的等效內(nèi)阻為r_乙=4.5+18=22.5Ω），如圖所示，與小燈泡燈絲電阻的U-I關(guān)系曲線交點(diǎn)即為工作點(diǎn)．顯然接入甲電路時(shí)，燈泡中電流較大，小燈泡較亮些．

（4）在電路乙中，小燈泡消耗的電功率為P=UI=1×0.15W=0.15W；
故答案為：（1）如圖；（2）增大；（3）甲；（4）0.15

點(diǎn)評 本題考查了實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)，確定滑動(dòng)變阻器與電流表的接法是正確設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路的關(guān)鍵．可在表示小燈泡的U-I圖象中同時(shí)畫出表示電源的U-I圖象，兩圖線的交點(diǎn)即為小燈泡的實(shí)際電流和電壓．