Question

16．某研究性学习小组为探究小灯泡灯丝电阻与温度的关系，设计并完成了有关的实验，以下是实验中可供选用的器材．
A．待测小灯泡（额定功率6W，额定电流0.5A）
B．电流表（量程0～0.6A，内阻0.1Ω）
C．电压表（量程0～5V，内阻约5kΩ）
D．电压表（量程0～15V，内阻约15kΩ）
E．滑线变阻器（最大阻值50Ω）
F．滑线变阻器（最大阻值1kΩ）
G．直流电源（电动势15V，内阻可忽略）
H．开关一个，导线若干
实验中调节滑线变阻器，小灯泡两端电压可以从零至额定电压范围内变化，从而测出小灯泡在不同电压下的电流．
（1）实验中为较准确测量、方便调节，电压表应选用D，滑动变阻器应选用E（填写仪器符号）；
（2）请在如图1的虚线框中画出为完成上述实验而设计的合理的电路图．

（3）如图2所示是该研究小组测得小灯泡的I-U关系图线．由图线可知，小灯泡灯丝电阻随温度的升高而增大（填“增大”、“减小”或“不变”）；当小灯泡两端所加电压为6V时，其灯丝电阻值约为16Ω．（保留两位有效数字）
（4）若不考虑电表内阻的影响，得到的是上面的I-U关系图线．但由于电表存在内阻，实际测得的伏安特性曲线比上面的I-U关系图线位置来得偏高（选填“高”或“低”）．

Answer 1

分析 描绘灯泡电阻随电压的变化关系，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，根据灯泡电阻与电表内阻的关系确定电流表的接法．根据图象可明确测量误差的现象．

解答 解：（1）小灯泡两端电压可以从零至额定电压范围内变化，滑动变阻器应用分压式接法，又小灯泡电阻远小于电压表内阻，电流表应用外接法接法，实验电路图如图所示，根据小灯泡规格“6W，0.5A”可知，额定电压U=$\frac{6}{0.5}$=12V．所以电压表应选D；为方便实验操作，滑动变阻器应选E．
（2）滑动变阻器接用分压接法，同时因灯泡内阻较小，故电流表采用外接法；原理图如图所示；
（3）由图示图象可知，随灯泡两端电压增大，通过灯泡的电流增大，电压与电流的比值增大，灯泡电阻增大；由图示图象可知，灯泡两端电压为6V时，通过灯泡的电流为0.4A，则灯泡电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{6}{0.4}$=15Ω
（4）因为采用电流表外接法，由于电压表的分流，使电流表示数偏大，则测量值的I-U图象中电流应偏大，故图象偏高；
故答案为：（1）D，E；（2）如图所示 （3）增大，16（4）高

点评 本题考查伏安法测灯泡伏安特性曲线的实验，要注意电学实验离不开变阻器，当要求电流和电压从零调时变阻器应用分压式接法；当待测电阻阻值远小于电压表内阻时，电流表应用外接法接法．