Question

4．使用如图1所示的器材测定小灯泡在不同电压下的电功率．已知小灯泡标有“2.5V，3W”的字样，电源电压为6V，电流表有0.6A（内阻约10Ω）、3A（内阻约0.1Ω）两个量程；电压表有3V（内阻6000Ω）、15V（内阻10000Ω） 两个量程，滑动变阻器有两个规格，R₁标有“5Ω，2A”，R₂标有“100Ω，20mA”．各电表的量程如图中所示，测量时要求小灯泡两端的电压从零开始，并能测量多组数据．
（1）电压表应选用3V量程，电流表应选用3A量程，滑动变阻器应选用R₁；
（2）将实验电路图2画在方框中；
（3）把图1中实物连成完整的实验电路．
（4）开始时，滑动变阻器的滑动触头应该移到最左端（左或右）；
（5）在图3中作出小灯泡的电功率P与它两端的电压平方（U²）的关系曲线，在坐标系P-U²中定性作出实验的大致图象

Answer 1

分析 （1）已知灯泡的额定电压，则根据串联电路的规律可得出电压表，根据功率公式求解电流，并选择电流表；
（2）要求从零开始，则应采用分压接法，同时考虑灯泡内阻与电流表内阻的关系可以确定电流表的接法；
（3）由功率公式可得出功率与电压之间的关系，从而由数学知识可以得出正确的图象．

解答 解：（1）因灯泡额定电压为2.5V，故电压表应选择3V量程；
灯泡中电流为I=$\frac{P}{U}$=$\frac{3}{2.5}$=1.2A，故电流表应选择3A量程；
因本实验中要求多测几组数据，故应采用滑动变阻器分压接法，故应采用小电阻R₁；
（2）滑动变阻器采用分压接法，因灯泡电阻较小，故采用电流表外接法；原理图如图所示；
（3）根据原理图可得出对应的实物图；
（4）由图可知，测量电路与滑动变阻器左侧并联，故开始滑动变阻器滑片应滑到左侧；
（5）因灯泡电阻随温度的升高而增大，则由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，图象应随电压平方的增大而增大；
故答案为：（1）3V，3A     R₁
（2）（3）如图；
（4）左；
（5）如图所示．

点评 本题考查测量灯泡的伏安特性曲线的实验，要注意明确灯泡电阻较小，故应采用电流表外接法，同时因需要多测几组数据，故应采用滑动变阻器分压法．