Question

10．在做“描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验时，所用电流表内阻约为几欧，电压表内阻约为十几千欧．实验中得到了多组数据，通过描点连线在I-U坐标系中得到了小电珠的伏安特性曲线如图1所示．
（1）在如图2的虚线框中画出实验电路图．
（2）根据图3所示，可确定小电珠的功率P与U²和P与I²的关系，下列图中合理的是D．
（3）将被测小电珠与定值电阻R和电源串联成如图4所示的电路，电源电动势为6.0V，内阻为1.5Ω，定值电阻R为3.5Ω，则小电珠消耗的实际功率为1.60W（结果保留3位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）分析题目要求及原理，可得出实验电路图；明确本实验中应采用滑动变阻器分压接法和电流表外接法；
（2）由功率公式可得出功率与电流及电压的关系，结合数学知识进行分析，即可得出正确结论；
（3）由于灯泡的电阻随温度的变化而变化，故不能直接利用欧姆定律；而是由图象得出灯泡的电压，再由闭合电路欧姆定律及串联电路的规律可得出电阻两端的电压，由P=UI求出电功率．

解答 解：（1）由题图甲中伏安特性曲线可知，滑动变阻器采用的是分压式接法；由于小电珠电阻与电流表内阻相差不多，故电流表应采用外接法．电路图如图所示；
（2）随着电压或电流的增大，小电珠的电阻增大，小电珠的电功率与电压或电流的关系分别为：P=$\frac{U^{2}}{R}$或P=I²R，所以P-U²图线上的点与原点连线的斜率（表示小电珠电阻的倒数）应不断减小，P-I²图线上的点与原点连线的斜率（表示小电珠的电阻）不断增大，故只有D正确．
（3）在I-U坐标系中作闭合电路U=E-I（r+R）的图线，图线与小电珠的伏安特性曲线有个交点，交点电流I=0.40 A，U=4.0V即为小电珠实际电流和电压，故小电珠消耗的实际功率为：P=U_LI=4×0.4=1.60 W．
故答案为：（1）电路图如图所示；（2）D；（3）1.60

点评 本题考查灯泡伏安特性曲线实验；要注意在电学实验中要明确分压接法的应用条件；并注意在实验中应用所学过的物理规律，掌握好图象的准确应用是解题题的关键．