Question

小明同学用下列器材描绘额定电压为3.0V的小灯泡伏安特性图线（要求电压变化从零开始），并研究小灯泡实际功率及灯丝温度等问题．

A．电流表（0.6A，1Ω）
B．电压表（3V，1kΩ）
C．滑动变阻器（10Ω，1A）
D．电源（4V，内阻不计）
①用笔画线代替导线，将图1中的实验仪器连成完整的实验电路．
②开关闭合前，滑动变阻器的滑片应置于______端（填“a”或“b”）．
③闭合开关，变阻器的滑片向b端移动，电压表的示数逐渐增大，电流表指针却几乎不动，则电路的故障为______．
④排除故障后，小明完成了实验，并由实验数据画出小灯泡I-U图象如图中实线所示．由图可确定小灯泡在电压为2.0V时实际功率为______（保留两位有效数字）．
⑤图2是用多用电表欧姆档“×1”档直接测量小灯泡灯丝在27℃时电阻值，则阻值为______?，若小灯泡灯丝电阻值与灯丝温度的关系为R=k（203+t），k为比例常数．如图3，根据I-U图中的实线，估算该灯泡正常工作时灯丝的温度约为______C．
⑥若I-U图中的虚线Ⅰ或Ⅱ表示小灯泡真实的伏安特性曲线，与实线相比，虚线______（填Ⅰ或Ⅱ）才是其真实的伏安特性曲线．

Answer 1

【答案】分析：①该实验采用了滑动变阻器的分压接法和电流表的外接法，由此可正确连接实物图；
②开始实验之前，要使滑动变阻器的输出电压为零，根据电路图可知滑动变阻器的滑片应置于a端；
③电压表有示数，说明电压表的两个接线柱和电源的两极连接的电路中无断路；电流表指针几乎不动，说明电路中电阻很大，可能是断路了；
④由图象求出小灯泡在电压为2.0V时的电流值，根据P=UI可以求出灯泡的实际功率大小；
⑤欧姆表的读数为指针示数乘以档位，由此可以求出待测电阻数值，将此时温度和电阻值代入公式R=k（203+t）可以求k，然后根据图求出灯泡正常工作的电阻阻值，代入公式可知此时的温度大小．
⑥根据实验电路图可知，由于电压表的分流作用，导致测量的灯泡的电流值偏大，即相同电压情况下，灯泡实际电流比测量值偏小，因此II是真实的伏安特性曲线．
解答：解：①该实验要求电压从零调节，因此滑动变阻器要采用分压接法，由于灯泡电阻很小，因此电流表要采用外接法，由此可正确连接实物图如下所示：

②开始实验之前，要使滑动变阻器的输出电压为零，根据电路图可知滑动变阻器的滑片应置于a端．
故答案为：a．
③电压表有示数，说明电压表的两个接线柱和电源的两极连接的电路中无断路；电流表指针几乎不动，说明电路中电阻很大，可能是断路了，故出现这种情况的可能性是小灯泡断路．
故答案为：小灯泡断路．
④根据灯泡的I-U图象可知，当灯泡的电压为2V时，灯泡的电流为0.19A，因此此时灯泡的时间功率为：
P=UI=2.0V×0.19A=0.38W．
故答案为：0.38W．
⑤多用电表欧姆档“×1”档，因此欧姆读数结果为：R=1.5×1Ω=1.5Ω，此时温度为t=27°代入公式：
R=k（203+t）             ①
得k的大小为：
k=                      ②
灯泡正常工作的电压为3V，根据根据灯泡的I-U图象可知此时灯泡的电流为0.23A，此时灯泡的电阻为：
         ③
联立①②③解得：t=1797°
故答案为：1797．
⑥根据实验电路图可知，由于电压表的分流作用，导致测量的灯泡的电流值偏大，即相同电压情况下，灯泡实际电流比测量值偏小，因此II是真实的伏安特性曲线．
故答案为：Ⅱ．
点评：本题考查了描绘小灯泡伏安特性图线实验中的实验原理图、数据处理等操作，尤其是结合图线进行数据处理的能力是考查的重点，在平时中要加强训练．