Question

12．物理興趣小組的同學(xué)們從實(shí)驗(yàn)室中找到一只小燈泡，其標(biāo)稱(chēng)功率值為0.75W，額定電壓值已模糊不清．他們想測(cè)定其額定電壓值，于是先用歐姆表直接測(cè)出該燈泡的電阻約為2Ω，然后根據(jù)公式計(jì)算出該燈泡的額定電壓U=$\sqrt{PR}$=$\sqrt{2×0.75}$ V=1.22V．他們懷疑所得電壓值不準(zhǔn)確，于是，再利用下面可供選擇的實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)一個(gè)電路，測(cè)量通過(guò)燈泡的電流和它兩端的電壓．根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)已繪出燈泡的U-I圖象，如圖1所示．
A．電壓表V（量程3V，內(nèi)阻約3kΩ）
B．電流表A₁（量程150mA，內(nèi)阻約2Ω）
C．電流表A₂（量程500mA，內(nèi)阻約0.6Ω）
D．滑動(dòng)變阻器R₁（0～20Ω）
E．滑動(dòng)變阻器R₂（0～100Ω）
F．電源E（電動(dòng)勢(shì)4.0V，內(nèi)阻不計(jì)）
H．開(kāi)關(guān)S和導(dǎo)線若干
G．待測(cè)燈泡L（額定功率0.75W，額定電壓未知）

（1）在下面所給定的圖2虛線框中畫(huà)出他們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的電路原理圖，指出上述器材中，電流表選擇A₂（填“A₁”或“A₂”）；滑動(dòng)變阻器選擇R₁（填“R₁”或“R₂”）．
（2）從圖象上分析該燈泡的額定電壓應(yīng)為2.5V；這一結(jié)果大于開(kāi)始時(shí)的計(jì)算結(jié)果，原因是燈泡冷態(tài)電阻小于正常工作時(shí)的電阻．

Answer 1

分析 關(guān)鍵是根據(jù)P=I²R，估算出小燈泡的額定電流，從而選出電流表的量程，根據(jù)U-I圖象可知滑動(dòng)變阻器應(yīng)用分壓式接法，根據(jù)小燈泡電阻值遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻，可知電流表應(yīng)用外接法．

解答 解：（1）由UI圖象可以看出小燈泡兩端電壓從零開(kāi)始調(diào)節(jié)，故滑動(dòng)變阻器采用分壓接法；根據(jù)P=I²R可知通過(guò)燈泡的電流大約為600 mA，故電流表應(yīng)選A₂；滑動(dòng)變阻器阻值太大不易調(diào)節(jié)，根據(jù)分壓電路特點(diǎn)可知滑動(dòng)變阻器選R₁．

（2）由于小燈泡功率值為0.75 W，根據(jù)P=UI結(jié)合UI圖象可知小燈泡兩端電壓約為2.5 V．用歐姆表直接測(cè)出該燈泡的電阻是燈泡未連入電路時(shí)的阻值，當(dāng)燈泡發(fā)光時(shí)，其電阻增大．
故答案為：（1）電路如圖所示，A₂，R₁；（2）2.5（2.4～2.6）燈泡冷態(tài)電阻小于正常工作時(shí)的電阻（或燈泡電阻隨溫度升高而變大）

點(diǎn)評(píng) 本題考查測(cè)量燈泡的伏安特性曲線的原理；要掌握實(shí)驗(yàn)器材的選取原則，熟記電流表內(nèi)接法與外接法的選擇方法，以及滑動(dòng)變阻器分壓式接法的條件即選擇原則．