Question

4．在描绘一个标有“3V  0.6W“的小灯泡伏安特性曲线的实验中，要求灯泡两端的电压由零逐渐增加到3V．已选用的器材有：（计算结果保留两位有效数字）电池组（电动势为3.60V，内电阻0.5Ω）；电压表（量程为0～3V，内阻约3kΩ）；滑动变阻器（最大阻值20Ω，额定电流1A）；电键一个、导线若干．

（1）实验中电流表应选用下列中的A．（填字母代号）
A．直流电流表0～0.3A（内阻约0.5Ω）
B．直流电流表0～0.6A（内阻约0.2Ω）
（2）实验中某同学用导线a、b、c、d、e、f、g和h按图1连接电路，电路中所有元器件都完好，且电压表和电流表已调零．闭合开关后，发现电压表的示数为零，电流表的示数为0.180A，小灯泡亮，则断路的一根导线为h；若反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度发生变化，但电压表、电流表的示数均不能调为零，则断路的一根导线为c．（填字母代号）
（3）排除故障后，该同学根据实验数据在坐标系中作出该小灯泡的伏安特性曲线如图2所示，由图可知，该灯泡的额定功率是0.63W．
（4）若将该灯泡与一个11.5Ω的定值电阻串联，直接接到电池组两端，则可估算出该小灯泡的实际功率为0.27 W．

Answer 1

分析 1、根据灯泡额定电流选择电流表，
2、根据电路图与电路故障现象分析电路故障原因．根据电压表示数变化及灯泡的亮度变化明确故障所在；
3、由P=UI求得该灯泡的额定功率；
4、将定值电阻作为内阻将电源等效；在I-U图象中做出等效电源的伏安特性曲线，两图象的交点为灯泡的实际工作点，由图读出电流值和电压值则可求得功率．

解答 解：（1）灯泡额定电流I=$\frac{0.6}{3}$=0.2A，则电流表选A，
（2）若电压表的示数为零，电流表的示数为0.180A，小灯泡亮，则断路的导线为h，若反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度发生变化，但电压表、电流表的示数不能调为零，则断路的导线为c．
（3）由小灯泡的伏安特性曲线可读出当U=3V时，I=0.21A
由P=UI得小灯泡的额定功率为P=3×0.21=0.63W；
（4）将11.5Ω等效到电源内部，则总内阻r=11.5+0.5=12Ω；在I-U图象中做出等效电源的伏安特性，
如图所示，与灯泡的伏安特性曲线的交点为灯泡的工作点；

由图可知，灯泡的电压为U₁=1.6V；电流I₁=0.16A；则总功率P_实=U₁I₁=1.6×0.16=0.27W；
故答案为：（1）A
（2）h；  c
（3）0.63
（4）0.27

点评 要熟记电学实验基本要求：伏安法测电阻时注意电流表内外接法的选择方法，当待测电阻值远小于电压表内阻时，电流表用外接法；当待测电阻值远大于电流表内阻时，电流表用内接法．在要求电流或电压值从零调时，滑动变阻器应用分压式，此时应选阻值小的变阻器．