Question

15．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，使用的小灯泡标有“6V　3W”的字样，其他可供选择的器材有：
A．电压表V₁（量程6V，内阻20kΩ）     
B．电流表A₁（量程3A，内阻0.2Ω）
C．电流表A₂（量程0.6A，内阻1Ω）     
D．滑动变阻器R₁（0～1 000Ω，0.5A）
E．滑动变阻器R₂（0～20Ω，2A）        
F．学生电源E（6～8V）
G．开关S及导线若干
某同学通过实验测得小灯泡两端的电压U和通过它的电流I，绘成U-I关系曲线如图甲所示．
（1）实验中电流表应选用C（填B或C），滑动变阻器应选用E（填D或E）；
（2）在虚线框乙中画出实验所用的电路图
（3）小灯泡的I-U图线是一条曲线，其原因是随着电压增加，通过小灯泡的电流增大，温度升高灯泡灯丝的电阻增大；
（4）若将该小灯泡接在电动势为6V，内阻为4Ω的电源两端，则灯泡实际消耗的功率为1.89 W．

Answer 1

分析 （1）根据通过小灯泡最大电流选择电流表，实验采用滑动变阻器分压接法，为方便实验操作，应选择最大阻值较小的滑动变阻器．
（2）先判断实验电路电流表和滑动变阻器的接法，再作出实验电路图；
（3）小灯泡的I-U图线是一条曲线，可知电阻在变大，分析电阻变化的原因即可；
（4）作出电源的U-I图象，求出灯泡两端电压与通过灯泡的电流，然后由P=UI求出灯泡实际消耗的功率．

解答 解：（1）由图甲所示图象可知，通过小灯泡最大电流为0.5A，电流表选择C；描绘小灯泡的伏安特性曲线实验采用滑动变阻器分压接法，为方便实验操作，滑动变阻器应选择最大阻值较小的E．
（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，灯泡电阻约为R=$\frac{6}{0.5}Ω$=12Ω，电流表内阻为1Ω，电压表内阻为20kΩ，相对来说电压表内阻远大于灯泡电阻，故电流表应采用外接法，电路图如图所示．
（3）小灯泡的I-U图线是一条曲线，可从图甲得知小灯泡的电阻在增大，原因是：随着电压增加，通过小灯泡的电流增大，温度升高灯泡灯丝的电阻增大；
（4）在同一坐标系内作出电源的U-I图象如图所示；两图象的交点坐标值是该电源给灯泡供电时灯泡两端电压与通过灯泡的电流，由图象可知，灯泡两端电压U=4.2V，电流I=0.45A，灯泡实际功率P=UI=4.2V×0.45A=1.89W．

故答案为：（1）C；　E；
（2）如图所示；
（3）随着电压增加，通过小灯泡的电流增大，温度升高灯泡灯丝的电阻增大；
（3）1.89；

点评 本题考查了实验器材的选择、作实验电路图、求灯泡实际功率；另外作电路图时要注意判断滑动变阻器和电流表的接法．