Question

3．有一个小灯泡上标有“4V，2W”的字样，现在要用伏安法测量这个小灯泡的伏安特性曲线．现有下列器材供选用：
A．电压表V₁（0～5V，内阻约10kΩ）         B．电压表V₂（0～10V，内阻约20kΩ）
C．电流表A₁（0～0.3A，内阻约1Ω）          D．电流表A₂（0～0.6A，内阻约0.4Ω）
E．滑动变阻器R₁（0～10Ω，2A）             F．滑动变阻器R₂（0～100Ω，0.2A）
G．学生电源（直流6V）、开关及导线
（1）为了调节方便，测量尽可能准确，实验中应选用电压表A，电流表D，滑动变阻器E．（填器材的前方选项符号，如A，B）
（2）为使实验误差尽量减小，要求从零开始多取几组数据；请在如图1的方框中画出实验电路图．

（3）某同学通过实验得到的数据画出了该小灯泡的伏安特性曲线，如图2所示，若用电动势为4.0V、内阻为8Ω的电源直接给该小灯泡供电，则该小灯泡的实际功率是0.42W．
（4）P为图2中图线上的一点，PN为图线上P点的切线、PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，下列说法中正确的是：A
A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大
B．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻减小
C．对应P点，小灯泡的电阻约为5.33Ω
D．对应P点，小灯泡的电阻约为24.0Ω

Answer 1

分析 （1）仪表的选择应本着安全准确的原则；电压表要测量灯泡两端的电压，故应通过灯泡的额定电压值判断需要的电压表；由流过灯泡的电流判断需要的电流表；由题意判断需要的滑动变阻器；
（2）根据滑动变阻器分压及限流接法的不同作用，结合题意选择滑动变阻器的接法；由电流表、电压表与灯泡内阻间的大小关系确定电流表的接法．
（3）画出电源的U-I曲线，与小灯泡伏安曲线的交点对应的电压和电流即为此时小灯泡的实际电压与电流，根据P=UI即可求得实际功率；
（4）根据图象求出P点的电压和电流，再由欧姆定律可求得对应的电阻值．

解答 解：（1）电表量程应略大于灯泡的额定值，则由题意可知，电压最大值为4V，故只能选用A电压表；由P=UI得，灯泡的额定电流I=$\frac{2}{4}$=0.5A，故电流表应选择0～0.6A的量程，故选D；
变阻器用分压接法，应选小阻值的E．
（2）灯泡内阻R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{16}{2}$=8Ω，电压表远大于灯泡内阻，应采用电流表外接法；
而由题意要求可知，电压从零开始变化，并要多测几组数据，故只能采用滑动变阻器分压接法，故电路图如图所示：
（3）根据闭合电路欧姆定律得：U=E-Ir，则有U=4-8I，画出U-I图象如图所示，
交点对应的电压与电流即为小灯泡此时的实际电压与电流，所以小灯泡两端电压为1.2V，电流I=O.35A，
所以实际功率为P=UI=1.2×0.35W=0.42W
（4）A、B、图线的斜率逐渐减小，说明电阻逐渐增大．故A正确，B错误；
C、D、对应P点，小灯泡的电阻为R=$\frac{2.4}{0.45}$=5.33Ω，故C正确，D错误．
故选AC
故答案为：（1）A；D；E；
（2）如图所示
（3）0.42；
（4）AC

点评 本题考查实验中的仪表选择及接法的选择；应注意滑动变阻器分压及限流接法的区别及应用，同时还应明确内外接法的不同及判断．注意在求电阻时不能用图象的斜率来求，只能根据坐标值利用欧姆定律求解．