Question

16．某实验小组描绘规格为“2.5V  0.6W”的小灯泡的I-U特性曲线，实验室提供下列器材：
A．电流表A₁（量程为0～25mA，内阻约2Ω）
B．电流表A₂（量程为0～300mA，内阻约1Ω）
C．电压表V₁（量程为0～3V，内阻约5kΩ）
D．电压表V₂（量程为0～15V，内阻约15kΩ）
E．滑动变阻器R₁（0～10Ω，额定电流1.5A）
F．滑动变阻器R₂（0～1000Ω，额定电流0.5A）
G．直流电源（电动势6V，内阻忽略不计）
H．电键一个、导线若干

（1）在小灯泡接入电路前，使用多用电表直接测量小灯泡的电阻，则应将选择开关旋至D 档进行测量（填选项前的字母）．
A．直流电压10V        B．直流电流5mA
C．欧姆“×100”D．欧姆“×1”
（2）实验中所用的电流表、电压表和滑动变阻器分别选择B（填选项前的字母）．
A．A₁  V₁  R₂        B．A₂  V₁  R₁       C．A₂  V₂   R₂       D．A₁  V₁    R₁
（3）若采用如图1所示的电路描绘小灯泡的伏安特性曲线，电压表的右端应与电路中的a点相连（选填“a”或“b”）
（4）开关闭合之前，图1中滑动变阻器的滑片应该置于c端（选填“c”、“d”或“cd中间”）
（5）测量后，该小组根据实验数据，利用Excel拟合出小灯泡的I-U特性曲线如图2所示．结合所画出的I-U特性曲线，现将一个电动势为3.6V，内阻为12Ω的电源只与该小灯泡组成电路，则该小灯泡的实际功率约为0.24W．（结果保留两位有效数字）
（6）该小组按实验要求设计出正确电路图并正确连线后，合上电键，慢慢增大小灯泡的电压，发现刚开始时两电表指针均偏转，但小灯泡不发光，请简要分析原因：电压（电流）较小时，灯丝的温度较低，达不到发光的温度．

Answer 1

分析 （1）根据灯泡电阻分析．
（2）根据小灯泡的额定电流选择电流表，根据小灯泡额定电压选择电压表，为方便实验操作，应选择最大阻值较小的滑动变阻器．
（3）根据灯泡电阻与电表内阻的关系确定电流表接法，然后解答．
（4）滑动变阻器采用分压接法，闭合开关前分压部分电路阻值应最小，根据电路图确定滑片的位置．
（5）作出电源的U-I图象，找到交点处电压和对应的电流，然后由P=UI求出灯泡功率．
（6）由I-U图象，应用功率公式分析．

解答 解：（1）小灯泡（2.5V，0.6W），小灯泡正常发光时的电阻为：R=$\frac{{U}^{2}}{P}=\frac{2．{5}^{2}}{0.6}Ω≈10.4Ω$
测小灯泡的电阻，应将选择开关旋至欧姆档，选择欧姆×1倍率，故选：D．
（2）小灯泡额定电流为：$I=\frac{P}{U}=\frac{0.6}{2.5}A=0.24A=240mA$，电流表应选A₂；小灯泡额定电压为2.5V，电压表选V₁；本实验采用滑动变阻器分压接法，为方便实验操作，滑动变阻器应选最大阻值较小的R₁．故选：B．
（3）灯泡电阻为10.4Ω，电流表内阻约1Ω，电压表内阻约为5kΩ，电压表内阻远大于灯泡电阻，则电压表的分流对实验影响较小，故电流表应采用外接法，由图1所示电路图可知，电压表的右端应与电路中的a点相连．
（4）由图1所示电路图可知，滑动变阻器采用分压接法，开关S闭合前，为了保护实验电路，要使实验电路部分电压最小，故滑动变阻器的滑片P应置于最左端即c端．
（5）在图2所示坐标系内作出电源的I-U图象如图所示：
由图象可知，小灯泡两端电压为1.2V，通过灯泡的电流为0.2A，则灯泡实际功率P=UI=1.2×0.2=0.24W．
（6）由图2所示图象可知，开始时灯泡电压与通过灯泡的电流很小，由P=UI可知灯泡实际功率很小，灯丝的温度较低，达不到发光的温度，所以灯泡不发光．故原因为：电压（电流）较小时，灯丝的温度较低，达不到发光的温度．
故答案为：（1）D； （2）B   （3）a；  （4）c；   （5）0.24；   （6）电压（电流）较小时，灯丝的温度较低，达不到发光的温度．

点评 本题考查了欧姆表的应用、实验器材的选择、实验注意事项、求功率等问题，当电压表内阻远大于待测电阻阻值时，电流表应采用外接法；要掌握实验器材的选择原则．