Question

17．某學習小組探究電學元件的伏安特性曲線．
（1）甲同學要描繪一個標有“3.6V，1.2W”的小燈泡的伏安特性曲線，除了導線和開關外，還有下列器材可供選擇：
電壓表V（量程5V，內阻約為5kΩ）
直流電源E（電動勢4.5V，內阻不計）
電流表A₁（量程350mA，內阻約為1Ω）
電流表A₂（量程150mA，內阻約為2Ω）
滑動變阻器R₁（阻值0～200Ω）
滑動變阻器R₂（阻值0～10Ω）
實驗中電流表應選A₁，滑動變阻器應選R₂；（填寫器材代號）以下的四個電路中應選用A進行實驗．

（2）根據(jù)所選電路圖，請在圖1中用筆畫線代替導線，把實驗儀器連接成完整的實驗電路．

（3）利用實驗得到了8組數(shù)據(jù)，在如圖2所示的I-U坐標系中，通過描點連線得到了小燈泡的伏安特性曲線．將同種規(guī)格的兩個這樣的小燈泡并聯(lián)后再與R=10Ω的定值電阻串聯(lián)，接在電動勢為8V、內阻不計的電源上，如圖3所示．閉合開關S后，電流表的示數(shù)為0.3A，兩個小燈泡的總功率為1.2W．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電流測量值的最大值選擇電流表，為方便實驗操作，應選擇最大阻值較小的滑動變阻器．根據(jù)圖象確定電流與電壓的測量值，然后選擇實驗電路．
（2）根據(jù)所選原理圖作出對應的實物圖；
（3）把電源與定值電阻等效與電源，在燈泡圖象坐標系內作出電源的U-I圖象，由圖象求出電壓與電流，然后答題．

解答 解：（1）由圖示圖象可知，電流的最大測量值小于0.5A，故能準確測量的只有A₁；故電流表選擇A₁，滑動變阻器采用分壓接法，為方便實驗操作，滑動變阻器應選R₂．由圖示圖象可知，電流與電壓的測量值從零開始變化，滑動變阻器應采用分壓接法，實驗應采用圖A所示電路圖．
（2）根據(jù)所選原理圖可得出對應的實物圖；如圖所示；

（3）由圖3所示電路圖可知，兩燈泡并聯(lián)，可以把電源與定值電阻等效為電源，
設每只電燈加上的實際電壓和實際電流分別為U和I． 在這個閉合電路中，E=U+2IR₀，
代入數(shù)據(jù)并整理得，U=8-20I，在圖a所示坐標系中作出U=8-20I的圖象如圖所示，

由圖象可知，兩圖象交點坐標值為：U=2V、I=0.3A，
此時通過電流表的電流值I_A=2I=0.6A，
每只燈泡的實際功率P=UI=2×0.3=0.6W，兩個小燈泡的總功率為1.2W；
故答案為：（1）A₁；R₂；A；（2）如圖所示；（3）0.3； 1.2．

點評 本題考查了設計實驗電路圖、連接實物電路圖、判斷燈泡功率的變化規(guī)律、求電阻消耗的功率等問題，當電壓與電流從零開始變化時，滑動變阻器應采用分壓接法．同時注意應用數(shù)學規(guī)律和圖象性質求解功率和電流的方法．