Question

14．某同学使用如下器材做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验：
待测小灯泡（额定电压12V，工作时电阻为100Ω左右）；
电源E（电动势为15V）；
电压表V（量程为15V，内阻约为15kΩ）；
电流表A（量程为100mA，内阻约为10Ω）；
滑动变阻器（最大阻值为10Ω）；
单刀单掷开关；导线若干．
①在实验中，既要使电压能从0开始连续可调，又要使测量值尽可能精确，在图1中应选用的实验电路图C．
②请根据所选的实验电路图在如图2实物图上连线．
③灯泡的伏安特性曲线如图3，由图可知：在较低电压区域内，小灯泡的电阻几乎不变；在较高电压区域内，小灯泡的电阻随电压的增大而增大（填“增大”、“不变”或“减小”）．
④若将该灯泡与一个电动势E=6V、内阻r=60Ω电源相连，则小灯泡消耗的实际功率P=0.15W．（结果保留2位有效数字）

Answer 1

分析 ①描绘灯泡伏安特性曲线，滑动变阻器要采用分压接法，电流表采用外接法，分析电路图，找出符合要求的电流；
②根据电路图连接实物电路图．
③由图象求出灯泡额定电压对应的电流，然后由P=UI求出灯泡额定功率．

解答 解：（1）因做描绘小灯泡伏安特性曲线实验要求电流与电压从零调，故滑动变阻器应用分压式，又小灯泡的电阻远小于电压表内阻，故电流表应用外接法，既满足实验要求，又要减小误差的实验电路图应选C．
（2）根据电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示．

（3）根据电阻的定义式：R=$\frac{U}{I}$可知，在较高电压区域内，小灯泡的U-I的图象随U的增大斜率减小，可知电阻随电压的增大而增大；
（4）将该灯泡与一个电动势E=6V、内阻r=60Ω电源相连，该电源的短路电流：${I}_{短}=\frac{E}{r}=\frac{6}{60}=0.1$A=100mA，做出电源的伏安特性曲线，与灯泡的电阻曲线交于一点，如图3：由图象可知，小灯泡电压两端为3.75V，电流为40mA，所以小灯泡的额定功率为P=UI=3.75×0.040W=0.15W；
故答案为：①C； ②答案见下图；③增大；④0.15w

点评 要熟记电学实验基本要求：伏安法测电阻时注意电流表内外接法的选择方法，当待测电阻值远小于电压表内阻时，电流表用外接法；当待测电阻值远大于电流表内阻时，电流表用内接法．在要求电流或电压值从零调时，滑动变阻器应用分压式，此时应选阻值小的变阻器．