Question

13．某中学研究性学习小组、通过实验研究小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而变化的问题．实验室提供的器材有：
待测小灯泡L（标有2.5V字样）；
电压表V1 （0〜3V，3kΩ）；
电压表 V2 （0〜15V，12kΩ）；
电流表 A1 （ 0-0.6A；0.1Ω ）；
电海表 A2 （ 0〜3A，0.05Ω ）； 
电池组E（E=4.5V，r=8Ω）；
滑动变阻器R1，（0〜200Ω）；
滑动变阻器R2（0〜10Ω），
开关S；导线若干、学习小组的同学，根据侧得的数据作出了小灯泡的U-I图象如图2所示利用该图象解答以下问题：
①请在如图1虚线框内画出测量电路图（在图中明确标出选用的各元件的符号）；
②小灯泡在1.5V电压下的电阻是：3.3Ω，实际功率是0.69 W（结果都保留两位有效数字）
③将该小灯泡用导线直接接在一节电动势E=1.5V、内阻r=2.5Ω的干电池上，则小灯泡消耗的电功率是0.23W．（结果保留两位有效数字）

Answer 1

分析 ①根据实验要求可以确定滑动变阻器的分压接法，由电阻关系可得出电流表的接法；
②由图示图象求出1.5V对应的电流，然后又欧姆定律求出电阻，由P=UI求出电功率；
③在坐标轴作出电源的伏安特性曲线，两线的交点为为泡的工作点，由图可知灯泡的电流，由P=UI可求得灯泡的实际功率．

解答 解：①由于电压电流需从零开始测起，所以滑动变阻器采用分压式接法，正常工作时灯泡的电阻远小于电压表的内阻，属于小电阻，电流表采用外接法，电路图如图所示：

②由图示图象可知，灯泡两端电压1.5V对应的电流为0.46A，灯泡电阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.5}{0.46}$≈3.3Ω，灯泡实际功率：P=UI=1.5×0.46=0.69W；
③电源的电动势是1.5V，内阻是2.5Ω，则短路电流：${I}_{短}=\frac{E}{r}=\frac{1.5}{2.5}=0.6$A，根据电源的电动势的短路电流，作出电源的U-I图象如图所示：

由图示图象可知，灯泡两端电压为0.7V，通过灯泡的电流为0.33A，
灯泡消耗的功率为：P=UI=0.7×0.33≈0.23W；
故答案为：①电路图如图所示；②3.3；0.69；③0.23．

点评 解决本题的关键掌握器材选取的原则，以及知道滑动变阻器分压式和限流式接法的区别，电流表内外接的区别．