Question

9．在测绘小灯泡（6V，3W）的伏安特性曲线时，可供选择的器材有：
A．电压表V₁（量程6V，内阻20kΩ）       B．电压表V₂（量程20V，内阻60kΩ）
C．电流表A₁（量程3A，内阻0.2Ω）       D．电流表A₂（量程0.6A，内阻1Ω）
E．滑动变阻器R₁（0～1000Ω，0.5A）      F．滑动变阻器R₂（0～20Ω，2A）
G．学生电源E（6V～8V）                I．开关S及导线若干
绘出的伏安特性曲线如图（甲）所示

①实验中电压表应选A，电流表应选D，滑动变阻器应选F；
②在图（乙）中画出所用的电路图；
③若将该小灯泡接在电动势为6V，内阻为4Ω的电源两端，小灯泡实际消耗的电功率为1.89W．

Answer 1

分析 ①根据灯泡额定电压选择电压表，根据灯泡额定电流选择电流表，为方便实验操作，应选择最大阻值较小的滑动变阻器．
②根据实验目的确定滑动变阻器的接法，根据灯泡电阻与电表内阻的关系确定电流表的接法，然后作出电路图．
③在灯泡U-I图象坐标系内作出电源的U-I图象，然后求出灯泡两端的电压与通过灯泡的电流，最后由P=UI求出灯泡实际功率．

解答 解：①灯泡额定电压为6V，电压表选A，灯泡额定电流：I=$\frac{P}{U}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，电流表选D，描绘灯泡伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，为方便实验操作，滑动变阻器应选择F．
②描绘灯泡伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法；灯泡正常发光时的电阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω，电压表内阻为20kΩ，电流表内阻为1Ω，电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，实验电路图如图所示：

③在灯泡的U-I图象坐标系内作出电源的U-I图象如图所示：

由图示图象可知，灯泡两端电压为4.2V，电流为0.45A，
灯泡实际功率：P=UI=4.2×0.45=1.89W；
故答案为：①A；D；F；②如图所示；③1.89．

点评 本题参考了实验器材的选择、设计实验电路图、求灯泡功率，是实验的常考问题，一定要掌握；要掌握实验器材的选择原则，要掌握应用图象法处理实验数据的方法；确定滑动变阻器与电流表的接法是正确设计实验电路图的关键．