Question

【題目】某物理學(xué)習(xí)小組擬用下列器材研究小燈泡L兩端的電壓與通過它的電流的關(guān)系曲線．

A．小燈泡L(4.0V，0.7A)

B．電流表A(0～0.6A，內(nèi)阻為0.2Ω)

C．電壓表V(0～3V，內(nèi)阻為9kΩ)

D．標(biāo)準(zhǔn)電阻R1=1Ω

E．標(biāo)準(zhǔn)電阻R2=3kΩF．滑動(dòng)變阻器R(0～10Ω)

G．學(xué)生電源(電動(dòng)勢(shì)E=6V、內(nèi)阻不計(jì))H．開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干

（1）為了準(zhǔn)確描繪出小燈泡L較完整的U－I曲線，請(qǐng)?jiān)趫D甲虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖______．

（2）該學(xué)習(xí)小組同學(xué)正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，并處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，描點(diǎn)作圖得到了如圖乙所示的小燈泡L的U－I圖線．某次實(shí)驗(yàn)中得到的電壓表示數(shù)如圖丙所示，電壓表示數(shù)為________V，由小燈泡L的U－I圖線可知小燈泡L的電阻隨電流I的增大而________(填“增大”“不變”或“減小”)．

（3）若將此小燈泡L與定值電阻R0=4Ω串聯(lián)后接在電動(dòng)勢(shì)為4.0V、內(nèi)阻為1.0Ω的蓄電池組兩端，則小燈泡的實(shí)際功率約為________W(保留兩位有效數(shù)字)．

Answer 1

【答案】 2.70 增大 0.79(0.75～0.83均可)

【解析】試題分析：由于給出的電表不能滿足測(cè)量小燈泡兩端的電壓和電流，所以需要根據(jù)歐姆定律改裝，根據(jù)電壓是從零開始，電流表需要外接畫出電路圖；根據(jù)量程讀出電壓表的示數(shù)。圖像上的點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)的連線表示電阻，據(jù)此分析電阻的變化；將定值電阻和電源等于成一個(gè)新的電源，然后作出新電源的U-I圖像，根據(jù)交點(diǎn)為小燈泡的工作點(diǎn)分析解題。

（1）因?yàn)樾�燈泡的額定電壓為4V，所以需要串聯(lián)一個(gè)定值電阻擴(kuò)大電壓量程，根據(jù)歐姆定律可得，解得，故選用定值電阻擴(kuò)大量程；而小燈泡的額定電流為0.7A，所以需要并聯(lián)一個(gè)定值電阻擴(kuò)大電流表量程，故選定值電阻，因?yàn)闊襞莸碾娮韬透难b后的電流表的內(nèi)阻相接近，所以采用電流表外接法，需要電壓從零開始，故采用滑動(dòng)變阻器的分壓接法，如圖所示

（2）電壓表讀數(shù)為2.70V，U-I圖像上的點(diǎn)，與O點(diǎn)連線的斜率在增大，所以電阻在增大，即小燈泡電阻隨電流的增大而增大

（3）電源與4.0Ω的定值電阻串聯(lián)組成等效電源，有：U=E-I（R+r）=4-（4+1）I=4-5I；

在小燈泡的U-I圖像中畫出該等效電源的U-I圖線，兩者的交點(diǎn)，即為小燈泡的工作點(diǎn)，所以從圖中讀出小燈泡的電壓和電流，根據(jù)可知實(shí)際功率約為0.79W