Question

19．某实验小组预测定一只小灯泡（其额定功率为0.75w，但额定电压已经模糊不清）的额定电压值，实验过程如下：
他们先用多用电表的欧姆档测出小灯泡的电阻约为2Ω，然后根据公式算出小灯泡的额定电压U=$\sqrt{pR}$≈1.23v．但他们认为这样求得的额定电压值不准确，于是他们利用实验室中的器材设计了一个实验电路，进行进一步的测量．他们选择的实验器材有：
A．电压表V（量程3v，内阻约3kΩ）
B．电流表A₁（量程150mA，内阻约2Ω）
C．电流表A₂（量程500mA，内阻约0.6Ω）
D．滑动变阻器R₁（0～20Ω）
E．滑动变阻器R₂（0～50Ω）
F．电源E（电动势4.0v，内阻不计）
G．开关s和导线若干
（1）测量过程中他们发现，当电压达到1.23v时，灯泡亮度很弱，继续缓慢地增加电压，当达到2.70v时，发现灯泡已过亮，立即断开开关，所有测量数据见表：

次数	1	2	3	4	5	6	7
U/V	0.20	0.60	1.00	1.40	1.80	2.20	2.70
I/mA	80	155	195	227	255	279	310

请你根据表中数据，在给出的坐标纸上作出U-I图线，从中可得小灯泡的额定电压应为2.5v（结果保留两位有效数字）．这一结果大于实验前的计算结果，原因是灯泡冷态电阻小于正常工作时的电阻．
（2）从表中的实验数据可以知道，他们在实验时所选择的电路应为C，电流表应选A₂（填“A₁”或“A₂”），滑动变阻器应选R₁（填“R₁”或“R₂”）．

Answer 1

分析 （1）应用描点法作出图象；根据图示图象与灯泡额定功率求出灯泡额定电压；灯泡电阻受温度影响，随温度升高而增大．
（2）根据实验目的与实验器材确定滑动变阻器与电流表的接法，然后选择实验电路；根据电路电流选择电流表，为方便实验操作应选择最大阻值较小的滑动变阻器．

解答 解：（1）根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后作出图象如图所示；

由图示图象可知，电压U=2.5V时，电流I=0.3A，灯泡功率P=UI=2.5×0.3A=0.75W，等于灯泡额定功率，则灯泡额定电压为2.5V；
由于灯泡电阻受温度影响，灯泡冷态电阻小于正常工作时的电阻，随温度升高而增大，因此灯泡额定电压大于计算结果．
（2）描绘灯泡伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，灯泡正常发光时的电阻约为：R=$\frac{2.5}{0.3}$≈8.33Ω，电压表内阻约为3kΩ，电流表内阻约为0.6Ω，电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表采用外接法，应选择图C所示电路图；由表中实验数据可知，电流的最大测量值为310mA，电流表应选择A₂，为方便实验操作，滑动变阻器应选择R₁．
故答案为：（1）图象如图所示；2.5，灯泡冷态电阻小于正常工作时的电阻；（2）C，A₂，R₁

点评 本题考查了求额定电压、实验电路的选择、实验器材的选择，根据实验目的与实验器材确定滑动变阻器与电流表的接法是正确选择实验电路的关键．