Question

20．高二物理實(shí)驗(yàn)小組在“描繪小燈泡伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)”中，所用小燈泡的規(guī)格為“2.0V，0.5A”．老師給了他們?nèi)缦碌钠鞑模?br />

儀器名稱	規(guī)格
電源	電動(dòng)勢(shì)為3.0V，內(nèi)阻不計(jì)；
電壓表	電壓表V1：量程為0～3V，內(nèi)阻約為1kΩ 電壓表V2：量程為0～15V，內(nèi)阻約為4kΩ
電流表	電流表A1：量程為0～3A，內(nèi)阻約為0.1Ω； 電流表A2：量程為0～0.6A，內(nèi)阻約為0.6Ω；
滑動(dòng)變阻器	滑動(dòng)變阻器R1：最大阻值為l0Ω，額定電流為0.6A； 滑動(dòng)變阻器R2：最大阻值為l5Ω，額定電流為1.0A； 滑動(dòng)變阻器R3：最大阻值為l50Ω，額定電流為1.0A；
開關(guān)及導(dǎo)線	若干

（1）根據(jù)所給小燈泡的規(guī)格，測(cè)量電路中電壓表應(yīng)選用V₁；電流表應(yīng)選用A₂；實(shí)驗(yàn)中電流表相對(duì)于電壓表應(yīng)采用外接法（填內(nèi)接法或外接法），其理由是電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于燈泡電阻．
（2）實(shí)驗(yàn)中控制電路滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓（填限流或分壓）電路，其理由是電壓與電流從零開始變化，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用R₁，
（3）在圖1方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖．并在不改動(dòng)已連接導(dǎo)線，在圖2的實(shí)物連接圖中把還需要連接的導(dǎo)線補(bǔ)上．閉合開關(guān)前，應(yīng)使變阻器滑片放在最左（填“左”或“右”）端．

I/A	0.00	0.12	0.21	0.29	0.34	0.38	0.42	0.45	0.47	0.49	0.50
U/V	0.00	0.20	0.40	0.60	0.80	1.00	1.20	1.40	1.60	1.80	2.00

（4）實(shí)驗(yàn)得到如上表數(shù)據(jù)（I和U分別表示通過小燈泡的電流和加在小燈泡兩端的電壓）：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪和研究小燈泡的伏安特性曲線
（5）從你所畫的U-I曲線中（圖3），你得到小燈泡的電阻跟溫度的關(guān)系是燈泡電阻隨溫度升高而增大（定性說明即可）．

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，根據(jù)燈泡電阻與電表內(nèi)阻的關(guān)系確定電流表接法．
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求與實(shí)驗(yàn)原理確定滑動(dòng)變阻器的接法，為方便實(shí)驗(yàn)操作應(yīng)選擇最大阻值較小的滑動(dòng)變阻器．
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理作出實(shí)驗(yàn)電路圖，然后連接實(shí)物電路圖，根據(jù)電路圖確定滑片的位置．
（4）應(yīng)用描點(diǎn)法作出圖象．
（5）根據(jù)圖示圖象應(yīng)用歐姆定律判斷燈泡電阻隨溫度如何變化．

解答 解：（1）燈泡額定電壓為2V，電壓表應(yīng)選擇V₁，燈泡額定電流為0.5A，電流表應(yīng)選擇A₂，燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2}{0.5}$=4Ω，電流表內(nèi)阻約為0.1Ω，電壓表內(nèi)阻約為1kΩ，電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于燈泡電阻，電流表應(yīng)選擇外接法．
（2）由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，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，為方便實(shí)驗(yàn)操作，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R₁；
（3）滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，電流表采用外接法，電路圖如圖所示：

根據(jù)電路圖連接實(shí)物電路圖，實(shí)物電路圖如圖所示：

閉合開關(guān)前，應(yīng)使變阻器滑片放在最左端．
（4）根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對(duì)應(yīng)點(diǎn)，然后作出圖象如圖所示：

（5）由圖示U-I圖象可知，隨燈泡兩端電壓增大，通過燈泡的電流增大，燈泡實(shí)際功率增大，燈泡溫度升高，
燈泡電壓與電流的比值增大，燈泡電阻增大，由此可知，隨溫度升高，燈泡電阻增大．
故答案為：（1）V₁；A₂；外接法；電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于燈泡電阻；（2）分壓；電壓與電流從零開始變化；R₁；（3）電路圖如圖所示；左；（4）圖象如圖所示；（5）燈泡電阻隨溫度升高而增大．

點(diǎn)評(píng) 本題涉及的問題較多，是一道綜合題，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)原理確定電流表與滑動(dòng)變阻器的接法是正確解題的關(guān)鍵，要掌握實(shí)驗(yàn)器材的選擇原則．