Question

19．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(kāi)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E．（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(kāi)始多取幾組數(shù)據(jù)；請(qǐng)?jiān)谙旅娴姆娇蛑挟?huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖．
（3）某同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)畫(huà)出了該小燈泡的伏安特性曲線，如圖所示，若用電動(dòng)勢(shì)為4.0V、內(nèi)阻為8Ω的電源直接給該小燈泡供電，則該小燈泡的實(shí)際功率是0.42W．
（4）P為上圖中圖線上的一點(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，下列說(shuō)法中正確的是AC
A．隨著所加電壓的增大，小燈泡的電阻增大
B．隨著所加電壓的增大，小燈泡的電阻減小
C．對(duì)應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的電阻約為5.33Ω
D．對(duì)應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的電阻約為24.0Ω

Answer 1

分析 （1）用伏安法測(cè)量小燈泡的伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)中，電流表和電壓表的選取要根據(jù)小燈泡的額定電流和額定電壓來(lái)決定，既不能燒表又能較精確讀出數(shù)值，一般要求指針在滿刻度的$\frac{1}{3}$～$\frac{2}{3}$之間變動(dòng)．
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，明確滑動(dòng)變阻器分壓接法和電流表的外接法選擇；
（3）在I-U圖象中作出對(duì)應(yīng)的電源的伏安特性曲線，兩圖象的交點(diǎn)為燈泡的工作點(diǎn)，由圖可讀出電流和電壓，從而求出實(shí)際功率；
（4）根據(jù)電阻的定義R=$\frac{U}{I}$，電阻等于圖線上的點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率的倒數(shù)，斜率逐漸減小，電阻逐漸增大．對(duì)應(yīng)P點(diǎn)，燈泡的電阻等于對(duì)應(yīng)的電壓和電流的比值．

解答 解：（1）因小燈泡標(biāo)有“4V，2W”的字樣，故電壓表應(yīng)選A，由I=$\frac{P}{U}$得小燈泡額定電流為0.5A，故電流表應(yīng)選D，因小燈泡電流從零調(diào)，故滑動(dòng)變阻器應(yīng)用分壓式接法，應(yīng)選阻值小的變阻器，故應(yīng)選E．
（2）因小燈泡電阻遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻，故電流表應(yīng)用外接法，因要求電流從零調(diào)節(jié)，故滑動(dòng)變阻器應(yīng)用分壓式接法，電路圖如圖所示

（3）因電源電動(dòng)勢(shì)為4.0V、內(nèi)阻為8Ω，則短路電流為0.5A，在I-U圖象中將0.5A與4V兩點(diǎn)用直線連接如圖所示
由圖可知兩圖線的交點(diǎn)坐標(biāo)為U=1.2V，I=0.35A，則小燈泡的功率為P=UI=1.2×0.35W=0.42W；
（4）A、B、I-U圖象中圖象的斜率表示電阻的倒數(shù)；圖線的斜率逐漸減小，說(shuō)明電阻逐漸增大．故A正確，B錯(cuò)誤；
C、D、對(duì)應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的電阻為R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.4}{0.45}$Ω=5.33Ω，故C正確，D錯(cuò)誤；
故答案為；（1）A； D； E；（2）如圖所示；（3）0.42；（4）AC．

點(diǎn)評(píng) 本題考查測(cè)量伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)，要注意明確實(shí)驗(yàn)電路的選擇；同時(shí)重點(diǎn)掌握伏安特性曲線的分析方法；注意在I-U圖象中圖象的斜率表示電阻的倒數(shù)；同時(shí)注意在求各點(diǎn)電阻時(shí)只能根據(jù)坐標(biāo)的比值求不能根據(jù)斜率求解．