Question

19．某同学描绘一个标有“3V 0.25A”小灯泡的伏安特性曲线．他已选用的器材有：
电池组（电动势为 4.5V，内阻约 1Ω）
电流表（量程为 0～250mA，内阻约 5Ω）
电压表（量程为 0～3V，内阻约 3kΩ）
电键一个、导线若干．
（1）实验中所用的滑动变阻器应选择下面两种中的①（填数字代号）．
①滑动变阻器（最大阻值 20Ω，额定电流 1A）
②滑动变阻器（最大阻值 1750Ω，额定电流 0.3A）
（2）图1中他已经连接了一部分电路，请你用笔画线代替导线将电路连线补充完整．
（3）为了得到伏安特性曲线，他以电压表的读数 U 为横轴，以电流表的读数 I 为纵轴，将实验中得到的多组数据进行了描点，如图2所示，请你帮他完成 I-U 图象．

（4）由实验得到的伏安特性曲线可以看出小灯泡的电阻随电压的增大而增大（增大、减小、不变）．
（5）该小灯泡的在额定电压下的电阻是13Ω（保留两位有效数字），如果用万用表测 该小灯泡的电阻其值小于（大于、等于、小于）该值．
（6）如果将此小灯泡连入如图3所示电路，其中电源电动势为 3V，电源内阻r=1Ω 与保护电阻R₀=4Ω．开关 S 闭合后，小灯 泡的实际功率是0.390W（保留三位有效数字）

Answer 1

分析 （1）根据电路的接法可以选择滑动变阻器；
（2）根据原理图，明确电路接法即可连接实物图；
（3）由描点法即可得出对应的I-U图象；
（4）由图象的斜率可以明确电阻的变化情况；
（5）根据定律即可求出对应的额定状态下的电阻，同时明确灯泡电阻随温度的升高而增大；
（6）由已知条件得出电源及保护电阻的欧姆定律表达式，作出对应的图象，则可得出灯泡中的实际电流．

解答 解：（1）由图可知，本实验采用分压接法，故滑动变阻器应选用小电阻；故选：①
（2）根据原理图，将实物图连接，如图1
（3）用平滑曲线将各点连接得出对应的伏安特性曲线，如图2所示；
（4）由图可知，图象的斜率越来越小；而在I-U图象中，图象的斜率表示电阻的倒数；故说明电阻在随温度的增大而增大；
（5）由图可知，额定状态时电压为3V，电流为0.24A，由欧姆定律可得，电阻为：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3}{0.24}$=13Ω；如果用万有表测量电阻时，灯泡与电路断开，测量的为冷态电阻，所以测量值偏小；
（6）将定值电阻等效为电源内阻，则可知，电源相当于电动势为3V，内阻为5Ω；作出等效电源的伏安特性曲线，如图所示，两图的交点即表示电源的工作点，则由图可知，灯泡电压为：U=1.95V，电流为：I=0.20A，故功率为：P=UI=1.95×0.20=0.390W；
故答案为：（1）①；（2）如图1；（3）如图2；（4）增大；（5）13，小于；（6）0.390

点评 本题考查了实验电路设计，根据题目要求确定滑动变阻器的接法、根据灯泡电阻与电表内阻的关系确定电流表的接法是正确解题的关键．要掌握应用图象法处理实验数据的方法．