Question

2．某同学通过实验研究小灯泡的电压与电流的关系．除小灯泡外，可用的器材如下：
A．电源（电动势3V，内阻为1.5Ω）
B．电流表（0～3V，内阻约为10kΩ）
C．电流表（0，0.6A，内阻约为5Ω）
D．滑动变阻器（0～50Ω，额定电流0.4A）
E．滑动变阻器（0～50Ω，额定电流1.0A）
F．电键S，导线若干．

（1）实验中移动滑动变阻器滑片，得到了小灯泡的U-I图象如图甲所示，则可知小灯泡的电阻随电压增大而增大（填“增大”、“减小”或“不变”）；实验时应选用的滑动变阻器为E．（填器材前的字母序号）
（2）根据图甲、将图乙实验电路中缺少的导线补全（其中电流表和电压表分别测量小灯泡的电流和电压）．
（3）若某次连接时，把AB间的导线误接在AC之间，合上电键，任意移动滑片发现都不能使小灯泡完全熄灭，则此时的电路中，小灯泡可能获得的最小功率是0.068W．（本问中电压表和电流表均视为理想电表，结果保留2位有效数字）

Answer 1

分析 （1）根据图象可明确电阻的变化； 根据滑动变阻器的电流最大值可确定滑动变阻器；
（2）根据实验原理可明确对应的实物图；
（3）当把AB间的导线误接在AC之间时，滑动变阻器的连接情况：滑动触头打到最左端或最右端时变阻器均短路，此时小灯泡功率最大，滑动触头在中间时，变阻器的有效电阻最大，小灯泡功率最小，将滑动变阻器和电源看作等效电源，做出电源对应的U-I图象分析；

解答 解：（1）由图象可知，图象的斜率表示电阻，根据欧姆定律R=$\frac{U}{I}$知，小灯泡的电阻随电压增大而增大．由图可知，测量电流的最大值约为0.5A，故滑动变阻器只能选 择E；
（2）根据原理可得出对应的实物图，如图乙所示；

（3）若把AB间的导线误接在AC之间，则当变阻器滑动触头在变阻器中间时阻值最大R=$\frac{25}{2}$Ω=12.5Ω，此时小灯泡功率最小，把变阻器与电源内阻看成为等效电源的内阻，其电动势为3V，内阻为14Ω，则短路电流I_短=$\frac{3}{14}$A=0.2A，在小灯泡的U-I图象中，连接U=3V与I=0.2A两点，画出表示电源的U-I图象，如图，读出两图线的交点坐标为U=0.38V，I=0.18A，则小灯泡的最小功率为P=UI=0.38×0.18=0.068W；
故答案为：（1）增大； E； （2）如图所示； （3）0.068．

点评 本题考查小灯泡伏安特性曲线的描绘实验； 要注意掌握实物图、仪表的选择以及图象的应用； 其中第三问较难，关键明确当已知小灯泡的伏安特性曲线，要求其功率时，要再画出表示电源的U-I图象，则两图线的交点坐标即为小灯泡的实际电流与电压，然后根据P=UI求解．