Question

10．某同学想描绘一只标称为“2.5V，1.5W”的小灯泡的伏安特性曲线，实验室提供下列器材：
A．电流表A₁（量程3.0A，内阻约0.2Ω）
B．电流表A₂（量程0.6A，内阻约1Ω）
C．电压表V₁（量程3.0V，内阻约3kΩ）
D．电压表V₂（量程15.0V，内阻约10kΩ）
E．滑动变阻器R₁（最大阻值为5Ω，最大允许电流为2A）
F．滑动变阻器R₂（最大阻值为500Ω，最大允许电流为0.5A）
G．电源E（电动势3V，内阻为0.25Ω）
H．电键、导线若干

（1）为了更好地完成实验，应选择的器材为：电流表B，电压表C，滑动变阻器E；（选填器材前面的字母）
（2）请你在图1的方框中作出实验原理图；
（3）正确连接电路后，该同学测出如表所示的实验数据，请你在图2坐标纸上描出该灯泡的伏安特性曲线；

实验次数	1	2	3	4	5	6	7	8
电压U/V	0	0.20	0.40	0.80	1.20	1.60	2.00	2.40
电流I/A	0	0.11	0.21	0.33	0.40	0.45	0.48	0.52

（4）该同学完成实验后，又将本实验所用器材按图3所示连接，闭合开关后将滑动变阻器滑片从左向右滑动，发现小灯泡先变暗后变亮，则小灯泡最暗时的功率约为1.1W．（结果保留两位有效数字）

Answer 1

分析 伏安法测电阻时，当满足$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}＞\frac{{R}_{x}^{\;}}{{R}_{A}^{\;}}$时，电流表应采用外接法；当要求电流从零调时，滑动变阻器应采用分压式接法；题（3）的关键是描点时要细心；题（4）的关键是明确当滑片滑到中间位置时，小灯泡最暗，可把变阻器与电池看做一“等效电源”，在U-I图象中作出表示电源的U-I图象，然后求出两图线的交点坐标即可．

解答 解：（1）：对小灯泡，由P=UI可得，I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1.5}{2.5}$A=0.6A，所以，电流表应选B；
由于小灯泡的额定电压是2.5V，所以电压表应选C；
由于测定小灯泡的伏安特性曲线要求电流或电压从零调，所以滑动变阻器应用分压式接法，应选全电阻小的变阻器E；  
（2）：由于满足$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}＞\frac{{R}_{x}^{\;}}{{R}_{A}^{\;}}$，所以电流表应用外接法；又变阻器应用分压式接法，电路图如下图所示：

（3）：画出的伏安特性曲线如下图所示：

（4）由电路可知，当滑片滑至中间位置时，小灯泡最暗，此时滑动变阻器的有效电阻最大为：${\;R}_{m}^{\;}$=$\frac{2.5}{2}$=1.25Ω，把变阻器看做电源的内阻，则等效电源的内阻为${r}_{\;}^{′}$=r+${R}_{m}^{\;}$=0.25+1.25=1.5Ω；
在U-I图象中作出表示电源的U-I图象如图所示，读出两图线的交点坐标为：I=0.5A，U=2.2V，
所以，小灯泡的实际功率为：P=UI=2.2×0.5W=1.1W

故答案为：
（1）B，C，E；（2）如图；（3）如图；（4）1.1（3）如右图

点评 遇到电学实验问题，要注意当满足$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}＞\frac{{R}_{x}^{\;}}{{R}_{A}^{\;}}$时，电流表应用外接法，否则应用内接法；当要求电流从零调或变阻器的全电阻远小于待测电阻阻值时，变阻器应用分压式接法．