Question

16．某同学要测绘一个额定电压为2.5V，额定电流约为0.5A的小灯泡的伏安特性曲线．

（1）选择好器材后，连接实物如图乙所示，闭合开关后发现无论怎样移动滑动变阻器的滑动触头，电流表的示数都不为零，请指出错误的连线并改正（在图乙上修改，错误的连线打“×”，缺少的线用笔画线补上）．
（2）根据测量的数据，在图丙中的方格坐标纸中描点作出小灯泡的伏安特性曲线，由图线可知小灯泡的额定功率为1.2W（保留两位有效数字）．
（3）将该小灯泡与电动势为3.0V、内阻为15.0Ω的干电池组及一个滑动变阻器串联成闭合回路，当滑动变阻器连入电路的阻值为13Ω时，干电池组的输出功率最大（保留两位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）描绘灯泡伏安特性曲线滑动变阻器应采用分压接法，根据电路图分析答题．
（2）根据U-I图进行分析，明确当电压为2.5V时的电流，再由P=UI可求得额定功率；
（3）明确当内外电阻相等时电源的输出功率最大，则可知最大功率时的外电阻，由闭合电路欧姆定律可求得电流，由图象分析对应的电压利用欧姆定律可求得电阻值，再根据外电阻求解滑动变阻器的接入电阻．

解答 解：（1）电压与电流从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，由图示电路图可知，滑动变阻器连接错误，正确的电路图如图所示：
（2）由图可知，当电压为2.5V时，电流约为0.48A，则可知，功率为：P=UI=2.5×0.48=1.2W；
（3）要使电源输出功率最大，应使内外电阻相等，则可知，外电阻应为15Ω，此时电路中电流为：I=$\frac{E}{2r}$=$\frac{3.0}{2×15}$=0.1A，由图可知，电压U=0.2V，则灯泡电阻为：R_L=$\frac{0.2}{0.1}$=2Ω；滑动变阻器阻值为：R=15-2=13Ω．
故答案为：（1）如图所示；（2）1.2；（3）13

点评 本题考查了实验器材的选择、设计实验电路图、作图象、求灯泡实际功率等问题；要正确实验器材的选取原则；要掌握描点法作图的方法；要学会应用图象法处理实验数据；同时注意灯泡电阻随温度的变化而变化，不能作为定值电阻处理．