Question

17．有一個(gè)小燈泡上標(biāo)有“4V，2W”的字樣，現(xiàn)在要用伏安法測(cè)量這個(gè)小燈泡的伏安特性曲線．現(xiàn)有下列器材供選用：
A．電壓表V₁（0～5V，內(nèi)阻約10kΩ）
B．電壓表V₂（0～10V，內(nèi)阻約20kΩ）
C．電流表A₁（0～0.3A，內(nèi)阻約1Ω）
D．電流表A₂（0～0.6A，內(nèi)阻約0.4Ω）
E．滑動(dòng)變阻器R₁（0～10Ω，2A）
F．滑動(dòng)變阻器R₂（0～100Ω，0.2A）
G．學(xué)生電源（直流6V）、開關(guān)及導(dǎo)線
（1）為了調(diào)節(jié)方便，測(cè)量盡可能準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用電壓表A，電流表D，滑動(dòng)變阻器F．（填器材的前方選項(xiàng)符號(hào)，如A，B）
（2）為使實(shí)驗(yàn)誤差盡量減小，要求從零開始多取幾組數(shù)據(jù)；請(qǐng)?jiān)谙旅娴姆娇蛑型瓿蓪?shí)驗(yàn)電路圖1．

（3）P為圖2中圖線上的一點(diǎn)，PN為圖線上P點(diǎn)的切線、PQ為U軸的垂線，PM為I軸的垂線，對(duì)應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的電阻約為5.3Ω．（保留兩位有效數(shù)字）
（4）小燈泡的U-I圖線是曲線而不是過原點(diǎn)的直線，原因是燈泡電阻隨溫度的升高而增大．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡額定電壓選擇電壓表，根據(jù)燈泡額定電流選擇電流表，為方便實(shí)驗(yàn)操作，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選最大阻值較小的滑動(dòng)變阻器．
（2）根據(jù)題目要求確定滑動(dòng)變阻器與電流表的接法，然后作出電路圖．
（3）根據(jù)圖象應(yīng)用歐姆定律判斷燈泡電阻如何變化，由圖象求出P點(diǎn)的電壓與電流值，由歐姆定律求出燈泡此時(shí)的電阻．
（4）明確燈泡電阻隨溫度變化的規(guī)律，再結(jié)合圖象的性質(zhì)即可正確求解．

解答 解：（1）燈泡額定電壓為4V，電壓表選A，燈泡額定電流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{2}{4}$=0.5A，則電流表選D，為方便實(shí)驗(yàn)操作，滑動(dòng)變阻器選擇總阻值較小的F．
（2）電壓與電流從零開始變化，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法；燈泡正常發(fā)光時(shí)電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{4}{0.5}$=8Ω，燈泡內(nèi)阻應(yīng)視為小電阻，故電流表應(yīng)采用外接法，電路圖如圖所示．
（3）由圖象可知，隨著所加電壓的增加，通過小燈泡的電流增大，但電壓與電流的比值增大，即燈泡電阻將增大；由圖象可知，在P點(diǎn)U=2.4V，I=0.45A，此時(shí)燈泡電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.4}{0.45}$≈5.3Ω．
（4）由于燈泡內(nèi)阻隨溫度的變化而變化，所以對(duì)應(yīng)的圖象是曲線而不是直線；
故答案為：（1）A；D；E；（2）電路圖如圖所示；（3）5.3．（4）燈泡電阻隨溫度的變化而變化．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了選擇實(shí)驗(yàn)器材、作電路圖、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析、求燈泡電阻等問題；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)電路圖的關(guān)鍵，注意本實(shí)驗(yàn)中采用滑動(dòng)變阻器分壓接法和電流表外接法．