Question

某实验小组要描绘一个标有“3.6V，1.2W”的小灯泡的伏安特性曲线，所供选择的器材除了导线和开关外，还有以下一些器材可供选择：
电压表V（量程5V，内阻约为5kΩ）
直流电源E（电动势4.5V，内阻不计）
电流表A₁（量程350mA，内阻约为1Ω）
电流表A₂（量程150mA，内阻约为2Ω）
滑动变阻器R₁（阻值0～200Ω）
滑动变阻器R₂（阻值0～10Ω）
（1）实验中为较准确测量，电流表应选

A₁

，滑动变阻器应选

R₂

（填写器材代号）；
（2）在虚线框内（图1）画出实验电路图．
（3）由正确实验操作得到的数据描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图2所示，将两个这样的灯泡并联后再与10Ω的定值电阻串联，接在内阻不计电动势为8V的电源上，此时通过定值电阻的电流为

0.54

A，每盏灯泡的电阻值为

9.1

Ω，每盏灯泡的功率为

0.66

W
（保留两位有效数字）

Answer 1

分析：1、根据灯泡的额定电流确定电流表的量程，从减小误差角度和可操作性角度确定滑动变阻器．
2、测量灯泡的伏安特性曲线，电流、电压需从零开始测起，则滑动变阻器采用分压式接法，根据灯泡的电阻大小确定电流表的内外接．
3、根据闭合电路欧姆定律，得到电灯的实际电压与电流的关系式，在甲图上作出图象，此图象与电灯的伏安特性曲线的交点，表示电灯实际工作状态，读出交点的电压和电流，求出电灯的实际功率．

解答：解：（1）灯泡的额定电流I=

P

U

=0.33A，可知选择量程为350mA的电流表，误差较小，即选择A₁．
从测量的精确度考虑，滑动变阻器选择总电阻为10Ω的误差较小，即选择R₂．
（2）因为电压、电流需从零开始测起，所以滑动变阻器采用分压式接法，灯泡的电阻大约10.8Ω，远小于电压表内阻，属于小电阻，电流表采用外接法误差较小．
实验电路图：

（3）设每只电灯加上的实际电压和实际电流分别为U和I． 在这个闭合电路中，有  E=U+2IR₀
代入数据并整理得，U=8-20I
这是一个直线方程，把该直线在图2上画出，如图所示．

这两条曲线的交点为U=2.45V、I=0.27A，同时满足了电路结构和元件的要求，
此时通过定值电阻的电流值I_R=2I=0.54A．
每只灯泡的电阻为R=

U

I

=9.1Ω
每只灯泡的实际功率P=UI=2.45×0.27=0.66W
故答案为：（1）A₁；R₂ （2）如图；（3）0.54，9.1，0.66

点评：解决本题的关键掌握滑动变阻器分压式和限流式的区别，电流表内外接的区别，掌握应用数学方法，通过作图求解灯泡实际的电流．