Question

19．在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中，需測(cè)量一個(gè)標(biāo)有“3V，1.5W”燈泡兩端的電壓和通過(guò)燈泡的電流，現(xiàn)有如下器材：
直流電源（電動(dòng)勢(shì)3.0V，內(nèi)阻不計(jì)）
電流表A₁（量程3A，內(nèi)阻約0.1Ω）
電流表A₂（量程600mA，內(nèi)阻約5Ω）
電壓表V₁（量程3V，內(nèi)阻約3kΩ）
電壓表V₂（量程15V，內(nèi)阻約200kΩ）
滑動(dòng)變阻器R₁（阻值0～10Ω，額定電流1A）
滑動(dòng)變阻器R₂（阻值0～1kΩ，額定電流300mA）
（1）在該實(shí)驗(yàn)中，電流表應(yīng)選擇A₂（填“A₁”或“A₂”），電壓表應(yīng)選擇V₁（填“V₁”或“V₂”），滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇R₁（填“R₁”或“R₂”）
（2）某同學(xué)用導(dǎo)線a、b、c、d、e、f、g和g連接成如圖甲所示的電路，若用該電路測(cè)得燈泡的工作電壓U和電流I，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$計(jì)算此時(shí)燈泡的電阻，則燈泡電阻的測(cè)量值小于真實(shí)值（填“大于”、“等于”或“小于”）．

（3）該同學(xué)連接電路后檢查所有元件都完好，電流表和電壓表已調(diào)零，經(jīng)檢查各部分接觸良好，但閉合開關(guān)后，反復(fù)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，小燈泡的亮度發(fā)生變化，但電壓表和電流表示數(shù)不能調(diào)零，則斷路的導(dǎo)線為h（填導(dǎo)線代號(hào)）
（4）圖乙是在實(shí)驗(yàn)中根據(jù)測(cè)出的數(shù)據(jù)，在方格紙上作出該小燈泡的伏安特性曲線，若將兩個(gè)該種燈泡和一個(gè)6.0Ω的定值電阻一起串聯(lián)與題中的電源組成閉合回路，請(qǐng)估算每個(gè)小燈泡的實(shí)際功率P=0.11W（保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡額定電流選擇電流表，根據(jù)燈泡額定功率選擇電壓表，在保證安全的前提下，為方便實(shí)驗(yàn)操作，應(yīng)選最大阻值較小的滑動(dòng)變阻器．
（2）明確電路結(jié)構(gòu)，根據(jù)電表內(nèi)阻的影響進(jìn)行分析，從而明確誤差情況；
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析，明確滑動(dòng)變阻器分壓和限流接法的主要區(qū)別，從而明確故障原因；
（4）根據(jù)題意明確電路接法，設(shè)單個(gè)燈泡的電壓和電流，根據(jù)閉合電路歐姆定律得出電壓和電流關(guān)系式，在燈泡伏安特性曲線中作出對(duì)應(yīng)的圖象，兩圖象的交點(diǎn)表示燈泡的工作點(diǎn)，從而求出燈泡功率．

解答 解：（1）燈泡額定電流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1.5}{3}$=0.5A，故電流表選A₂（量程600mA，內(nèi)阻約5Ω），
燈泡額定電壓為4V，如果選擇15V量程則誤差太大，故電壓表只能選V₁（量程3V，內(nèi)阻約3kΩ），
為保證電路安全，方便實(shí)驗(yàn)操作，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選：R₁（阻值0～10Ω，額定電流1A）．
（2）由圖可知，電流表采用外接法，由于電壓表的分流作用使電流表示數(shù)偏大，則由歐姆定律可知，測(cè)量結(jié)果偏��；
（3）電路元件都完好，各部分接觸良好，閉合開關(guān)后，反復(fù)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，小燈泡的亮度發(fā)生變化，說(shuō)明電路是連通的；但電壓表和電流表的示數(shù)不能調(diào)為零，顯然是由于滑動(dòng)變阻器采用限流接法造成的，故斷路的應(yīng)為導(dǎo)線h；
（4）兩個(gè)該種燈泡和一個(gè)6.0Ω的定值電阻一起串聯(lián)與題中的電源組成閉合回路，設(shè)燈泡電壓為U，電流為I，由閉合電路歐姆定律可知2U=E-IR，代入數(shù)據(jù)解得：
U=1.5-3I；在燈泡的伏安特性曲線中作出對(duì)應(yīng)的圖象，如圖所示，兩圖象的交點(diǎn)表示燈泡的工作點(diǎn)，則由圖可知，燈泡電壓U=0.75V，電流I=0.25A，則其功率P=UI=0.75×0.25=0.11W；
故答案為：（1）A₂；V₁，R₁；（2）小于；（3）h；（4）0.11．

點(diǎn)評(píng) 本題考查伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)，要注意明確實(shí)驗(yàn)原理，明確實(shí)驗(yàn)電路圖；同時(shí)知道燈泡的電阻隨溫度的變化而變化，從而明確對(duì)應(yīng)的伏安特性曲線不能為直線；注意掌握根據(jù)圖象分析數(shù)據(jù)的方法．