Question

20．“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，利用实验得到了8组数据，在图（a）所示的I-U坐标系中，通过描点连线得到了小灯泡的伏安特性曲线．

（1）根据图线的坐标数值，请在图（b）中把实验仪器连接成完整的实验电路（内接法）．
（2）由图可知，当电压为4V时，小灯泡的电阻约为10Ω，且随着电压的增大，小灯泡的电阻增大，因为温度升高，电阻增大；
（3）将同种规格的两个这样的小灯泡串联后再与40Ω的定值电阻R串联，若接在电压恒为16V的电源上，如图（c）所示，则理想电流表的示数为0.3 A，每个小灯泡的功率为0.6W，电源内非静电力做功的功率为4.8W．

Answer 1

分析 （1）根据题意确定滑动变阻器的接法，然后连接实物电路图．
（2）由伏安特性曲线找出对应的电流，再由欧姆定律可求得电阻；根据电压表的分流明确误差情况；
（3）由闭合电路欧姆定律得出电压和电流之间的关系，在伏安特性曲线中作出对应的关系曲线，两图象的交点即为电灯泡的工作点，则可求得灯泡的功率和电源的总功率．

解答 解：（1）根据原理图可知，实验有用分压式接法以及电流表外接法，故实物图连线如图所示；
（2）由图可知，当电压为4V时，电0.4A，则电阻R=$\frac{U}{I}$$\frac{4}{0.4}$=10Ω； 由于随温度的升高，电阻变大，所以随着电压的增大，温度升高后，小灯泡的电阻增大；
（3）由图s所示电路图可知，两灯泡并联，可以把电源与定值电阻等效为电源，
设每只电灯加上的实际电压和实际电流分别为U和I． 在这个闭合电路中，E=2U+IR₀，
代入数据并整理得，U=8-20I，在图a所示坐标系中作出U=8-20I的图象如图所示，
由图象可知，两图象交点坐标值为：U=2V、I=0.3A，
每只灯泡的实际功率P=UI=2×0.3=0.6W；
由能量守恒定律可知，电源内非静电力做功等于电源的总功率，故P_非=I_AE=0.3×16=4.8W．
故答案为：（1）电路图如图所示；（2）10；温度升高，电阻增大；（3）0.3；0.6；4.8

点评 注意学会从数学函数的角度分析物理图象问题，并区分曲线上某点与原点连线的斜率和曲线的切线的斜率含义的不同．表示电源的伏安特性曲线是往下倾斜的直线，表示电阻的伏安特性曲线是过原点的曲线，若将两图象画在同一坐标系中，其交点即表示该电源与该电阻接在了同一个电路中了．