Question

10．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，要测量一个标有“3V 1.5W”的灯泡两端的电压和通过它的电流，现有如下器材：A．直流电源3V（内阻可不计）
B．直流电流表0～3A（内阻约0.1Ω）
C．直流电流表0～600mA（内阻约0.5Ω）
D．直流电压表0～3V（内阻约3kΩ）
E．直流电压表0～15V（内阻约200kΩ）
F．滑线变阻器（10Ω，1A）
G．滑线变阻器（1kΩ，300mA）

（1）除开关、导线外，为完成实验，需要从上述器材中选用ACDF（用字母代号）
（2）某同学用导线a、b、c、d、e、f、g和h连接的电路如图1所示，电路中所有元器件都是完好的，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2V，电流表的示数为零，小灯泡不亮，则可判断断路的导线是d；若电压表示数为零，电流表的示数为0.3A，小灯泡亮，则断路的导线是h；若反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度发生变化，但电压表、电流表示数不能调为零，则断路的导线是g．
（3）表中的各组数据该同学在实验中测得的，根据表格中的数据在如图2所示的方格纸上作出该灯泡的伏安特性曲线．

U/V	0	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5
I/A	0	0.17	0.30	0.40	0.45	0.49

（4）如图3所示，将两个这样的灯泡并联后再与5Ω的定值电阻R₀串联，接在电压恒定为4V的电路上，每个灯泡的实际功率为0.30W（结果保留两位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）根据灯泡额定电压选择电源与电压表，根据灯泡额定电流选择电流表，在保证安全的前提下，应选择最大阻值较小的滑动变阻器．
（2）根据电路图与电路故障现象分析电路故障原因．
（3）根据表中实验数据在坐标纸上描出对应点，然后作出图象．
（4）在灯泡I-U图象中作出电源的I-U图象，根据图象求出灯泡两端电压与通过灯泡的电流，然后求出灯泡功率

解答 解：（1）实验需要电源A，灯泡额定电压是3V，电压表应选D，灯泡正常发光时的电流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1.5W}{3V}$=0.5A=500mA，则电流表应选C，在保证安全的前提下，应选最大阻值较小的滑动变阻器，因此滑动变阻器应选F．故选ACDF；
（2）根据电路图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2V，电流表的示数为零，小灯泡不亮，则判断断路的导线为 d；若电压表的示数为零，电流表的示数为0.3A，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g．
（3）根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后根据描出的点作出图象，图象如图所示．
在如图3所示电路中，U=E-2IR₀=4-2×5I=4-10I，即U=4-10I，
在灯泡的I-U图象中作出等效电源的I-U图象如图所示，

由图象可知，灯泡两端电压为1.0V，通过灯泡的电流为0.3A，
每个灯泡消耗的实际功率为：P=UI=1.0×0.3=0.30W；
故答案为：（1）ACDF；（2）d，h，g；（3）如图所示；（4）0.30W

点评 本题考查了选择实验器材、实验故障分析、作图象、实验数据处理等，知道实验原理是正确解题的前提与关键；要掌握描点法作图的方法，先根据实验数据在坐标系内描出对应点，然后用平滑的曲线把各点连接起来作出图象．