Question

3．为了描绘一个“12V、5W”的小灯泡的伏安特性曲线，给定了以下器材：
电源：14V，内阻不计；
电流表A₁：0～0.6A（内阻约为1Ω）
电流表A₂：0～3A（内阻约为0.2Ω）
电压表V：0～15V（内阻约为15kΩ）
滑动变阻器R₁：阻值范围0～20Ω
滑动变阻器R₂：阻值范围0～1kΩ
开关一个，导线若干

实验时要求加在灯泡两端的电压可以从0V调到12V
①电流表应选A₁，滑动变阻器应选R₁．（填器件代号）
②图1是实验中的部分实物连线，请你用笔画线代替导线将缺少部分补充完整．
③某位同学测得小灯泡的伏安特性曲线如图2所示，某次实验时，小灯泡电流强度大小为0.25A，则此时小灯泡的电阻R₃=12Ω．（结果保留两位有效数字）
④实验前该同学根据小灯泡上的标称值“12V、5W”求出了小灯泡电阻R₄，发现R₃与R₄的数值相差较大，请你分析产生这种现象的原因灯泡电阻随温度的升高而增大．

Answer 1

分析 （1）由题中给出的数据进行分析，由P=IU求得电流，则可选择电流表，根据电路的接法选择滑动变阻器；
（2）本实验中应选择滑动变阻器分压接法，根据电阻与电压表和电流表之间的大小关系明确电流表接法；
（3）由得出伏安特性曲线明确0.25A时的电压值，由欧姆定律可求得电阻；
（4）明确灯泡为金属导体，其电阻值值随温度的升高而增大．

解答 解：①由题中数据可知，灯泡的额定电流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{5}{12}$=0.42A；故电流表只能选择A₁
因在本实验中要求多测几组数据，故应采用滑动变阻器的分压接法；故滑动变阻器应选择小电阻R₁；
②本实验中滑动变阻器采用分压接法，灯泡电阻约为R=$\frac{12}{0.42}$=30Ω；相对电压表内阻属于小电阻，故应采用电流表外接法；
故完成的电路图如图所示；
③由图可知，灯泡电流为0.25A时，其电压为3V，则由欧姆定律可知电阻R₃=$\frac{3}{0.25}$=12Ω；
④由以上计算可知，电压为3V时的电阻值要小于灯泡在额定功率下的电阻值，其原因是灯泡电阻随温度的升高而增大；
故答案为：①A₁；R₁；②如图所示；③12；④灯泡电阻随温度的升高而增大；

点评 本题考查伏安法测灯泡的伏安特性曲线，要注意明确滑动变阻器的分压和限流接法的选择；明确选择分压接法有三种情况：一是限流接法无法起到应有的保护作用；二是要求多测几组数据；三是要求电压从零开始调节．