Question

12．有一個小燈泡上標有“4V 2W”的字樣，現(xiàn)在要用伏安法描繪這個燈泡的U-I圖線，有下列器材供選用：
A．電壓表（0～5V，內(nèi)阻10kΩ）       B．電壓表（0～10V，內(nèi)阻20kΩ）
C．電流表（0～0.3A，內(nèi)阻1Ω）       D．電流表（0～0.6A，內(nèi)阻0.4Ω）
E．滑動變阻器（5Ω，1A）            F．滑動變阻器（500Ω，0.2A）
（1）實驗中電壓表應選用A，電流表應選用D，為使實驗誤差盡量減小，要求電壓表從零開始變化且多取幾組數(shù)據(jù)，滑動變阻器應選用E（用序號字母表示）．
（2）請在圖1方框內(nèi)畫出滿足實驗要求的電路圖，并把由圖2中所示的實驗器材用實線連接成相應的實物電路圖．

（3）圖3中的曲線是某次實驗中同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出的小燈泡的U-I圖象，根據(jù)圖象可知小燈泡的電阻隨著電流的增大而增大（選填“增大”、“減小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）儀表的選擇應本著安全準確的原則；電壓表要測量燈泡兩端的電壓，故應通過燈泡的額定電壓值判斷需要的電壓表；由流過燈泡的電流判斷需要的電流表；由題意判斷需要的滑動變阻器；
（2）根據(jù)滑動變阻器分壓及限流接法的不同作用，結(jié)合題意選擇滑動變阻器的接法；由電流表、電壓表與燈泡內(nèi)阻間的大小關(guān)系確定電流表的接法．
（3）根據(jù)I-U圖象的性質(zhì)可明確電阻隨電流的變化規(guī)律．

解答 解：（1）因燈泡的額定電壓為4V，為保證安全選用的電壓表量程應稍大于4V，但不能大太多，量程太大則示數(shù)不準確；故只能選用0～5V的電壓表，故選A；
由P=UI得，燈泡的額定電流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{2W}{4V}$=0.5A；故電流表應選擇0～0.6A的量程，故選D；
而由題意要求可知，電壓從零開始變化，并要多測幾組數(shù)據(jù)，故只能采用滑動變阻器分壓接法，而分壓接法中應選總阻值小的滑動變阻器，故選E；
（2）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可求得：燈泡內(nèi)阻R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{（4V）^{2}}{2W}$=8Ω；則$\frac{{R}_{V}}{R}$=$\frac{10000Ω}{8Ω}$=1250；$\frac{R}{{R}_{A}}$=$\frac{8Ω}{0.4Ω}$=20； $\frac{{R}_{V}}{R}$＞$\frac{R}{{R}_{A}}$，應采用電流表外接法；
而由以上分析知，滑動變阻器應選擇分壓接法；實驗電路圖如圖所示，根據(jù)實驗電路圖連接實物電路圖，如圖所示．
（3）I-U圖象中圖象的斜率表示電阻的倒數(shù)，由圖可知，圖象的斜率越來越小，則說明電阻隨電流的增大而增大；
故答案為：（1）A；D；E；（2）如圖所示；（3）增大．

點評 本題考查了實驗器材的選擇、實驗電路設(shè)計、連接實物電路圖等問題，要掌握實驗器材的選取原則，確定滑動變阻器與電流表的接法是正確設(shè)計實驗電路圖的關(guān)鍵．