Question

當(dāng)小燈泡發(fā)光時(shí)其燈絲的電阻會(huì)隨著發(fā)光亮度的變化而發(fā)生變化。某同學(xué)為研究這一現(xiàn)象，按照自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路測量小燈泡的電流I和電壓U，得到如下表所示的數(shù)據(jù)。

I（A）	0.12	0.22	0.29	0.34	0.38	0.42	0.45	0.47	0.49	0.50
U（V）	0.20	0.40	0.60	0.80	1.00	1.20	1.40	1.60	1.80	2.00

（1）請你根據(jù)上表數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，在虛線框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。可用的器材有：電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器（變化范圍0~10Ω）、電源、小燈泡、電鍵、導(dǎo)線若干。

（2）在圖示坐標(biāo)紙上畫出小燈泡的U－I曲線，并定性分析燈絲的電阻與燈泡發(fā)光亮度的變化關(guān)系                                      。

                

（3）如果將上面實(shí)驗(yàn)中使用的小燈泡接在電動(dòng)勢是1.5V，內(nèi)阻是2.0Ω的電源兩端，利用上面的U－I曲線可求出小燈泡的實(shí)際功率是       W，電源效率為       。

Answer 1

【命題立意】本題考查描繪小燈泡的伏安特征曲線以及設(shè)計(jì)電路、描繪圖象、利用圖象的解題能力。

【思路點(diǎn)撥】描繪圖象應(yīng)采用擬合法描點(diǎn)連線，電阻大小取決于U－I圖象的斜率，求實(shí)際功率可作出實(shí)際電路的U－I圖象，尋找兩圖象的交點(diǎn)即可。

【答案】（1）如下圖a所示（3分）

（2）如下圖b所示  燈絲電阻隨發(fā)光亮度增加而變大（2分）

（3）0.28  53%（每空2分）

                   

 圖a                                     圖b

【解析】（1）由表格數(shù)據(jù)可知，燈泡電阻約為2Ω~4Ω，遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻，應(yīng)采用電流表外接法；由表格中的第一組數(shù)據(jù)可知，要取到0.12A的電流，滑動(dòng)變阻器需用分壓式接法。

（2）做小燈泡的U－I曲線時(shí)要先描點(diǎn)，用平滑的曲線將盡量多的點(diǎn)連在曲線上，連不上的盡量分布在曲線兩側(cè)；由描繪出的圖象觀察可得，U－I圖象的斜率越來越大，故燈絲電阻隨發(fā)光亮度增加而變大。

（3）小燈泡和電源串聯(lián)的電路如上圖所示，作出U=E－Ir的圖線如圖中傾斜直線，根據(jù)兩圖線交點(diǎn)的物理意義可知，此時(shí)電源和燈泡的電流為0.35A，燈泡工作電壓為0.80V，因此小燈泡的實(shí)際功率為P=UI=0.28W。電源效率為×100%=×100%=53%。