Question

【题目】一小灯泡上标有“4V，2W”的字样，现在要用伏安法研究这个小灯泡的伏安特性曲线，实验室有如下器材可供选用：

A.电压表V1(0～3V，内阻rV1约为6kΩ)

B.电压表V2(0～15V，内阻rV2约为30kΩ)

C.电流表A1(量程为200mA，内阻rA1＝10Ω)

D.电流表A2(量程为800mA，内阻rA2约为3Ω)

E.定值电阻R0(15Ω)

F.滑动变阻器R1(0～100Ω，0.5A)

C.滑动变阻器R2(0～l0Ω，1A)

H.电源E(5V，内阻约为1Ω)

I.单刀开关一个、导线若干

(1)为了调节方便，测量尽可能准确，实验中应选用电表_______和___________，滑动变阻器应选用__________。(填对应器材前的字母序号)

(2)为使实验误差尽量减小，要求从零开始多测几组数据，请在如图1所示的实线框里画出实验电路图_____。(图中需标明所选器材的字母代号)

(3)根据电路图连接好电路，反复调节滑动变阻器的滑片，读出并记录好电表的示数，计算小灯泡两端电压U和通过小灯泡的电流I，并且填写到预先设计的表格中。根据测量的数据，在坐标纸上描点，画出小灯泡的U－I曲线，如图2所示。

(4)根据小灯泡的U－I曲线可得小灯泡的额定功率为_____________W；若将两个这样的小灯泡串联后接到一个电源(电动势为5V，内阻为6Ω)上，此时一个小灯泡消耗的实际功率为________W。(结果均保留两位小数)

Answer 1

【答案】C D G 1. 90~1.95均可 0. 46~0.52均可

【解析】

(1)[1]电压表V1量程小，且内阻又未知，不符合改装的条件，不可用。电压表V2量程太大，亦不可用。小灯泡的额定电压为4V，则通过小灯泡的额定电流A。电流表A1满偏电流为200mA，和定值电阻R0串联，可改装成电压表量程为5V，满足测量要求；

[2]用电流表A2测量电流；

[3]又实验要求电流从0开始变化，设计成分压式电路，滑动变阻器采用小阻值的R2。

(2)[4]本实验要求小灯泡电流从零开始调节，则滑动变阻器应用分压式接法。A1改装后的电压表量程为5V、内阻为25Ω，小灯泡的电阻约为Ω，另一个电流表A2的内阻约为3，若电流表A2内接，有可能出现A2的电阻比被测小灯泡的电阻还大，故为减小系统误差，电流表外接，设计电路图如图所示：

(4)[5]小灯泡的额定电压为U=4V，从U-I曲线读出电流I=0.48A，则额定功率W；

[6]两个小灯泡串联后接到电源上，电流I相等，则有，解得，在题图2小灯泡的U-I图象中作U=图线，如图所示：

由图可知两图线的交点坐标为U=1.6V，I=0.3A，则小灯泡的功率为P=UI=1.6×0.3W=0.48W