Question

4．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线’实验中，要测量一个标有“3v，1.5W”的灯泡两端的电压和通过它的电流．现有如下器材：
A．直流电阻3V（内阻可不计）
B．直流电流表0-600mA（内阻约0.5Ω）
C．直流电压表0-3V（内阻约3kΩ）
D．滑动变阻器（10Ω，1A）
E．滑动变阻器（1kΩ，300mA）
F．开关、导线若干

（1）本实验中滑动变阻器选用D．（填“D”或“E”）
（2）某同学设计的实物图如图甲所示，请将未连接的导线在图甲上用线连接上．
（3）表中的各组数据是该同学在实验中测得的，根据表格中的数据在如图乙所示的方格纸上作出该灯泡的伏安特性曲线．

U/V	0	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5
I/A	0	0.17	0.30	0.39	0.45	0.49

（4）如图甲所示，将两个这样的灯泡并联后再与5Ω的定值电阻R₀串联，接在电压恒为4V的电路上，每个灯泡的实际功率为0.30W（结果留两位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）在保证安全的前提下，应选择最大阻值较小的滑动变阻器．
（2）根据实验测量的数据确定滑动变阻器的接法，根据待测灯泡电阻与电表内阻的关系确定电流表的接法，然后作出实物图．
（3）根据表中实验数据在坐标纸上描出对应点，然后作出图象．
（4）在灯泡I-U图象中作出电源的I-U图象，根据图象求出灯泡两端电压与通过灯泡的电流，然后求出灯泡功率．

解答 解：（1）在保证安全的前提下，应选最大阻值较小的滑动变阻器，因此滑动变阻器应选D．
（2）由实验数据可知，电流与电压从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，灯泡电阻较小，远小于电压表内阻，电流表应采用外接法，实验电路图如图所示．

（3）根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后根据描出的点作出图象，图象如图所示．
（4）将两个这样的灯泡并联后再与5Ω的定值电阻R₀串联，接在电压恒为4V的电路上，
根据闭合电路欧姆定律得：U=E-2IR₀=4-2×5I=4-10I，
即U=4-10I，
在灯泡的I-U图象中作出等效电源的I-U图象如图所示，

由图象可知，灯泡两端电压为1.0V，通过灯泡的电流为0.3A，
每个灯泡消耗的实际功率P=UI=1.0×0.3=0.30W；
故答案为：（1）D
（2）如图
（3）如图
（4）0.30

点评 本题考查了实验器材的选择、设计实验电路图、作图象，知道实验原理是选择实验器材的前提与关键，确定滑动变阻器与电流表的接法即可正确作出实验电路图；要掌握描点法作图的方法．