Question

10．實(shí)驗(yàn)室中有一個(gè)額定電壓為3.0V，額定功率未知的小燈泡，用歐姆表測(cè)得它的電阻約為5Ω．某同學(xué)打算描繪該小燈泡的伏安特性曲線，現(xiàn)有如下器材：
直流電源（電動(dòng)勢(shì)6.0V，內(nèi)阻不計(jì)）   
電流表A（量程0.6A，內(nèi)阻約5Ω）
電壓表V（量程3V，內(nèi)阻約3kΩ）        
滑動(dòng)變阻器R₁（阻值0～5Ω，額定電流1A）
滑動(dòng)變阻器R₂（阻值0～20Ω，額定電流1A）
（1）在該實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇R₂（填“R₁”或“R₂”）
（2）該同學(xué)連接成如圖甲所示的電路，請(qǐng)?jiān)趫D中將電路補(bǔ)充完整．
（3）根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)，在圖乙中的方格坐標(biāo)系中描點(diǎn)作出了小燈泡的伏安特性曲線，由圖線可知小燈泡的額定功率為1.5W，此時(shí)電阻為6.0Ω．（保留兩位有效數(shù)字）
（4）該同學(xué)拆除了圖甲電路后，將此燈泡串聯(lián)一個(gè)12Ω的保護(hù)電阻，再接到本實(shí)驗(yàn)的電源上，則該燈泡的實(shí)際電功率是0.52W．（保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）明確實(shí)驗(yàn)原理，根據(jù)安全和準(zhǔn)確性原則分析滑動(dòng)變阻器；
（2）明確實(shí)驗(yàn)原理，從而確定對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方法；
（3）根據(jù)圖象可明確達(dá)額定值時(shí)的電流，由功率公式可求得功率，由歐姆定律可求得電阻；
（4）作出等效電源的伏安特性曲線，兩圖的交點(diǎn)表示燈泡的工作點(diǎn)，從而明確燈泡的實(shí)際功率．

解答 解：（1）由題意可知，兩滑動(dòng)變阻器總阻值均不大，故均可使用，但如果采用5Ω電阻時(shí)，電路中電流最大為I_m=$\frac{6}{5}$=1.2A，超過(guò)了其限制電流，故只能選用R₂
（2）本實(shí)驗(yàn)采用滑動(dòng)變阻器外接法，同時(shí)因燈泡內(nèi)阻較小，故應(yīng)采用電流表外接法，電路圖如圖所示；

（3）由圖可知，當(dāng)電壓為3V時(shí)，電流為0.5A，故功率為：P=UI=3×0.5=1.5W；由歐姆定律可知，電阻為：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3}{0.5}$=6Ω；
（4）將電阻等效為電源內(nèi)阻，作出等效電源的伏安特性曲線，如圖所示；兩圖的交點(diǎn)表示燈泡的工作點(diǎn)，則由圖可知，U=1.4V，電流I=0.36A，故功率P=1.4×0.37=0.51W；
故答案為：（1）R₂；（2）如圖所示；（3）1.5，6.0；（4）0.50．

點(diǎn)評(píng) 本題考查伏安法測(cè)量燈泡伏安特性曲線，要注意明確圖象法的應(yīng)用，知道本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)采用滑動(dòng)變阻器分壓接法和電流表外接法．