Question

5．绘制一个标有“3V 0.5A”小灯泡的伏安特性曲线．实验室提供的实验器材有：
A．电池组（电动势为4.5V，内阻约1Ω）
B．电流表A₁（量程为0～600mA，内阻约0.5Ω）
C．电流表A₂（量程为0～3A，内阻约0.1Ω）
D．电压表V₁（量程为0～3V，内阻约3kΩ）
E．电压表V₂（量程为0～15V，内阻约15kΩ）
F．滑动变阻器R₁（最大阻值20Ω，额定电流1A）
G．滑动变阻器R₂（最大阻值100Ω，额定电流0.5A）
H．电键一个、导线若干．
（1）为了能多测几组数据并能从零开始测量，电流表选择B，电压表选择D，滑动变阻器选择F（填器材前的符号）．请在答题卡上的虚线内画出实验电路图．
（2）在按照合理的电路及操作测量后，作出如图甲所示的小灯泡的伏安特性曲线．将此小灯泡接入如图乙所示的电路中，已知电源电动势E=3.0V，r=5Ω，定值电阻R=5Ω，则小灯泡两端的电压为0.85V（保留2个有效数字）

Answer 1

分析 （1）明确灯泡的额定电压和电流，从而确定电流表和电压表，根据实验原理明确本实验采用分压接法，从而选择对应的滑动变阻器；
（2）根据电路结构进行分析，作出对应的灯泡电压和电流间的关系图象，从而明确灯泡的实际电压．

解答 解：（1）根据灯泡的额定值可知，灯泡额定电压为3V，故电压表选择D；由额定电流为0.5A可知，电流表应选择600mA的B；由于本实验采用滑动变阻器分压接法，故滑动变阻器应选择总阻值较小的F；
根据实验原理可知，本实验应采用滑动变阻器分压接法，同时因灯泡内阻较小，故应采用电流表外接法，故电路图如图所示；
（2）设灯泡电压为U，电流为I，根据闭合电路欧姆定律可知：
U=E-（I+$\frac{U}{R}$）r
代入数据可得：
U=3-（I+$\frac{U}{5}$）×5
变形可得：
U=1.5-2.5I；在甲图中作出对应的I-U图象，如图所示，交点即表示灯泡的工作点，由图可知，灯泡电压U=0.85V，
故答案为：（1）B；D；F；（2）0.85V．

点评 本题考查灯泡伏安特性曲线的描绘实验，要注意明确实验原理，知道本实验中采用滑动变阻器分压接法以及电流表外接法，同时注意根据图象分析数据的基本方法．