Question

【题目】某物理学习小组拟用下列器材研究小灯泡L两端的电压与通过它的电流的关系曲线．

A．小灯泡L(4.0V，0.7A)

B．电流表A(0～0.6A，内阻为0.2Ω)

C．电压表V(0～3V，内阻为9kΩ)

D．标准电阻R1=1Ω

E．标准电阻R2=3kΩF．滑动变阻器R(0～10Ω)

G．学生电源(电动势E=6V、内阻不计)H．开关一个，导线若干

（1）为了准确描绘出小灯泡L较完整的U－I曲线，请在图甲虚线框内画出实验电路图______．

（2）该学习小组同学正确进行实验操作，并处理实验数据后，描点作图得到了如图乙所示的小灯泡L的U－I图线．某次实验中得到的电压表示数如图丙所示，电压表示数为________V，由小灯泡L的U－I图线可知小灯泡L的电阻随电流I的增大而________(填“增大”“不变”或“减小”)．

（3）若将此小灯泡L与定值电阻R0=4Ω串联后接在电动势为4.0V、内阻为1.0Ω的蓄电池组两端，则小灯泡的实际功率约为________W(保留两位有效数字)．

Answer 1

【答案】 2.70 增大 0.79(0.75～0.83均可)

【解析】试题分析：由于给出的电表不能满足测量小灯泡两端的电压和电流，所以需要根据欧姆定律改装，根据电压是从零开始，电流表需要外接画出电路图；根据量程读出电压表的示数。图像上的点与坐标原点的连线表示电阻，据此分析电阻的变化；将定值电阻和电源等于成一个新的电源，然后作出新电源的U-I图像，根据交点为小灯泡的工作点分析解题。

（1）因为小灯泡的额定电压为4V，所以需要串联一个定值电阻扩大电压量程，根据欧姆定律可得，解得，故选用定值电阻扩大量程；而小灯泡的额定电流为0.7A，所以需要并联一个定值电阻扩大电流表量程，故选定值电阻，因为灯泡的电阻和改装后的电流表的内阻相接近，所以采用电流表外接法，需要电压从零开始，故采用滑动变阻器的分压接法，如图所示

（2）电压表读数为2.70V，U-I图像上的点，与O点连线的斜率在增大，所以电阻在增大，即小灯泡电阻随电流的增大而增大

（3）电源与4.0Ω的定值电阻串联组成等效电源，有：U=E-I（R+r）=4-（4+1）I=4-5I；

在小灯泡的U-I图像中画出该等效电源的U-I图线，两者的交点，即为小灯泡的工作点，所以从图中读出小灯泡的电压和电流，根据可知实际功率约为0.79W