Question

4．如图1所示为某同学利用电学仪器研究小灯泡的U-I关系图线．实验中可用的器材有：电压表、电流表、滑动变阻器R₁（阻值变化范围0～50Ω）、滑动变阻器R₂（阻值变化范围0～1000Ω）、电动势为6V的电源（不计内阻）、小灯泡、开关、导线若干．

（1）实验中要求得到U-I关系的完整曲线，在方框中已画出如图2电压表和电流表，请补充出完整实验电路图，并标出所用滑动变阻器的符号．
（2）由U-I关系图线可知，小灯泡灯丝电阻随温度升高而增大（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（3）如果将该小灯泡分别接入甲、乙两个不同电路，如图3所示，其中甲电路的电源为一节干电池，乙电路的电源为三节干电池，每节干电池的电动势为1.5V，内阻为1.5Ω，定值电阻R=18Ω，则接入甲（填“甲”或“乙”）电路时，小灯泡较亮些．
（4）在乙电路中，小灯泡消耗的电功率为0.15W．

Answer 1

分析 本题的关键是明确小灯泡阻值较小，电流表应用外接法，根据实验要求电流从零调可知变阻器应采用分压式接法；在表示小灯泡的U-I图象中同时画出表示电源的U-T图象，通过比较它们的交点坐标即可求解；根据画出的U-I1图象读出对应的电压和电流即可；

解答 解：（1）由于要画出U-I关系的完整曲线，变阻器应采用分压式接法，
由于小灯泡的阻值较小，电流表应用外接法，电路图如图所示：

（2）由U-I关系图线可知，小灯泡灯丝电阻随温度升高而增大．
（3）分别在小灯泡灯丝电阻的U-I关系曲线图上画出电源的伏安特性曲线（电源乙的等效内阻为r_乙=4.5+18=22.5Ω），如图所示，与小灯泡灯丝电阻的U-I关系曲线交点即为工作点．显然接入甲电路时，灯泡中电流较大，小灯泡较亮些．

（4）在电路乙中，小灯泡消耗的电功率为P=UI=1×0.15W=0.15W；
故答案为：（1）如图；（2）增大；（3）甲；（4）0.15

点评 本题考查了实验电路设计，确定滑动变阻器与电流表的接法是正确设计实验电路的关键．可在表示小灯泡的U-I图象中同时画出表示电源的U-I图象，两图线的交点即为小灯泡的实际电流和电压．