Question

某同学要测绘规格为“2.8V 1.5W”的小灯泡的I-U曲线．除导线和开关外还备有以下器材可供选择：
A．电流表（量程0.6A，内阻约为1Ω）
B．电流表（量程3.0A，内阻约为0.2Ω）
C．电压表（量程3.0V，内阻约为5kΩ）
D．电压表（量程15.0V，内阻约为15kΩ）
E．滑动变阻器（最大阻值为200Ω，额定电流100mA）
F．滑动变阻器（最大阻值为10Ω，额定电流1.0A）
G．电源（电动势为3.0V，内阻约为0.2Ω）
（1）实验中所用的电流表应选______；电压表应选______；滑动变阻器应选______．（填器材前面的字母）
（2）为使实验误差尽可能小，请你设计实验电路图，并画在方框中．
（3）某同学用实验得到如下数据（I和U分别表示小灯泡上的电流和电压）：

I/A	0.12	0.21	0.29	0.34	0.38	0.42	0.45	0.47	0.49	0.50
U/V	0.20	0.40	0.60	0.80	1.00	1.20	1.40	1.60	1.80	2.00

请在图中画出小灯泡的U-I曲线．并利用该图求出该小灯泡接在电动势为1.5V、内阻是2.0Ω的电池两端时的实际功率是多少？（结果保留二位有效数字）

Answer 1

【答案】分析：（1）器材的选取需精确、安全，根据灯泡的额定电流确定电流表的量程，根据灯泡的额定电压选择电压表的量程．从测量误差的角度分析，选择合适的滑动变阻器．
（2）由于灯泡的电流和电压需从零开始测起，所以滑动变阻器需采用分压式接法，根据灯泡电阻的大小确定电流表的内外接．
（3）根据表格中的数据作出灯泡的U-I图线，再作出电源外电压和电流的关系图线，两图线的交点的横纵坐标分别表示电流和电压，根据P=UI求出实际的功率．
解答：解：（1）灯泡的额定电流为I=，知电流表选择量程为0.6A的电流表误差较小，即A．灯泡额定电压U=2.8V，所以电压表选择量程为3V的误差较小，即C．灯泡的电阻大约为6Ω，滑动变阻器采用总阻值为200Ω的测量误差大，所以选择总阻值为10Ω的滑动变阻器，即F．
（2）由于灯泡的电压和电流需从零开始测起，所以滑动变阻器需采用分压式接法，灯泡的电阻远小于电压表的内阻，属于小电阻，所以电流表采用外接法．电路图如图所示
（3）作出电源的U-I图线，它与小灯泡的伏安特性曲线的交点坐标就是小灯泡的工作点，小灯泡的实际电流为0.33-0.35A电压为0.80-0.82V，功率P=IU=0.27～0.28W．
故答案为：（1）A、C、F．（2）如图所示．（3）0.27～0.28W．

点评：解决本题的关键掌握器材选取的原则，知道滑动变阻器分压式接法和限流式接法的区别，以及知道电流表内外接的区别．