Question

16．某研究性學習小組為探究小燈泡燈絲電阻與溫度的關(guān)系，設(shè)計并完成了有關(guān)的實驗，以下是實驗中可供選用的器材．
A．待測小燈泡（額定功率6W，額定電流0.5A）
B．電流表（量程0～0.6A，內(nèi)阻0.1Ω）
C．電壓表（量程0～5V，內(nèi)阻約5kΩ）
D．電壓表（量程0～15V，內(nèi)阻約15kΩ）
E．滑線變阻器（最大阻值50Ω）
F．滑線變阻器（最大阻值1kΩ）
G．直流電源（電動勢15V，內(nèi)阻可忽略）
H．開關(guān)一個，導線若干
實驗中調(diào)節(jié)滑線變阻器，小燈泡兩端電壓可以從零至額定電壓范圍內(nèi)變化，從而測出小燈泡在不同電壓下的電流．
（1）實驗中為較準確測量、方便調(diào)節(jié)，電壓表應選用D，滑動變阻器應選用E（填寫儀器符號）；
（2）請在如圖1的虛線框中畫出為完成上述實驗而設(shè)計的合理的電路圖．

（3）如圖2所示是該研究小組測得小燈泡的I-U關(guān)系圖線．由圖線可知，小燈泡燈絲電阻隨溫度的升高而增大（填“增大”、“減小”或“不變”）；當小燈泡兩端所加電壓為6V時，其燈絲電阻值約為16Ω．（保留兩位有效數(shù)字）
（4）若不考慮電表內(nèi)阻的影響，得到的是上面的I-U關(guān)系圖線．但由于電表存在內(nèi)阻，實際測得的伏安特性曲線比上面的I-U關(guān)系圖線位置來得偏高（選填“高”或“低”）．

Answer 1

分析 描繪燈泡電阻隨電壓的變化關(guān)系，電壓與電流應從零開始變化，滑動變阻器應采用分壓接法，根據(jù)燈泡電阻與電表內(nèi)阻的關(guān)系確定電流表的接法．根據(jù)圖象可明確測量誤差的現(xiàn)象．

解答 解：（1）小燈泡兩端電壓可以從零至額定電壓范圍內(nèi)變化，滑動變阻器應用分壓式接法，又小燈泡電阻遠小于電壓表內(nèi)阻，電流表應用外接法接法，實驗電路圖如圖所示，根據(jù)小燈泡規(guī)格“6W，0.5A”可知，額定電壓U=$\frac{6}{0.5}$=12V．所以電壓表應選D；為方便實驗操作，滑動變阻器應選E．
（2）滑動變阻器接用分壓接法，同時因燈泡內(nèi)阻較小，故電流表采用外接法；原理圖如圖所示；
（3）由圖示圖象可知，隨燈泡兩端電壓增大，通過燈泡的電流增大，電壓與電流的比值增大，燈泡電阻增大；由圖示圖象可知，燈泡兩端電壓為6V時，通過燈泡的電流為0.4A，則燈泡電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{6}{0.4}$=15Ω
（4）因為采用電流表外接法，由于電壓表的分流，使電流表示數(shù)偏大，則測量值的I-U圖象中電流應偏大，故圖象偏高；
故答案為：（1）D，E；（2）如圖所示 （3）增大，16（4）高

點評 本題考查伏安法測燈泡伏安特性曲線的實驗，要注意電學實驗離不開變阻器，當要求電流和電壓從零調(diào)時變阻器應用分壓式接法；當待測電阻阻值遠小于電壓表內(nèi)阻時，電流表應用外接法接法．