Question

19．一个小灯泡的额定电压为2.0V，额定功率约为1.0W，选用下列器材进行实验，并利用实验数据描绘和研究小灯泡的伏安特性曲线
A．电源E：电动势为3.0V，内阻不计
B．电压表V₁：量程为0～3V，内阻约为1kΩ
C．电压表V₂：量程为0～15V，内阻约为4kΩ
D．电流表A₁：量程为0～3A，内阻约为0.1Ω
E．电流表A₂：量程为0～0.6A，内阻约为0.6Ω
F．滑动变阻器R₁：最大阻值为10Ω，额定电流为1.0A
G．滑动变阻器R₂：最大阻值为150Ω，额定电流为1.0A
H．开关S，导线若干

（1）实验中使用的电压表应选用E；电流表应选用F；（请填写选项前对应的字母）．
（2）实验中某同学连接实验电路如图甲所示，请你不要改动已连接的导线，在下面的实物连接图中把还需要连接的导线补上．闭合开关前，应使变阻器滑片放在最左（填“左”或“右”）端．
（3）图乙是某实验小组的同学根据实验数据绘制而成的小灯泡的U-I图线．
（4）若将实验中的小灯泡接在电动势为1.5V、内阻为1.5Ω的电源两端，则小灯泡的实际功率约为0.44（保留两位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）根据额定电压选择电压表，根据额定电流选择电流表．
（2）描绘小灯泡伏安特性曲线，要电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，根据灯泡电阻与电表内阻的关系确定电流表接法，然后作出实验电路图；在闭合开关前，为保护电路，应让电流由最小开始调节；明确分压式接法的性质；
（4）在同一坐标系中作出电源的U-I图象，该图象与灯泡U-I图象的交点坐标值就是用该电源给灯泡供电时的电压与电流值，然后求出功率．

解答 解：（1）灯泡额定电压为2V，电压表应选B，灯泡额定电流为I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1}{2}$=0.5A，故电流表应选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；
灯泡正常发光时电阻为R=$\frac{2}{0.5}$=4Ω；电压表内阻为电压表内阻约为1kΩ，电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法；实验电路图如图所示；
为保护电路，闭合开关前，滑片应置于左端让电流从零开始调节；

（4）在灯泡的U-I图象坐标系中作出电池的U-I图象，如图所示；
由图象可知，用该电池给灯泡供电时，灯泡两端电压为1.1V，电流为0.4A，则灯泡实际功率P=UI=1.1×0.4=0.44W．
故答案为：（1）E；F；（2）电路图如图所示；左；（4）0.44

点评 本题考查了实验器材的选择、设计实验电路图、利用图象法求灯泡实际功率等问题；要注意明确灯泡电阻随温度的变化而变化，故不能直接由欧姆定律求解电流来计算功率；要通过图象来分析实际电压和电流，再由P=UI求解功率．