Question

10．实验室中有一个额定电压为3.0V，额定功率未知的小灯泡，用欧姆表测得它的电阻约为5Ω．某同学打算描绘该小灯泡的伏安特性曲线，现有如下器材：
直流电源（电动势6.0V，内阻不计）   
电流表A（量程0.6A，内阻约5Ω）
电压表V（量程3V，内阻约3kΩ）        
滑动变阻器R₁（阻值0～5Ω，额定电流1A）
滑动变阻器R₂（阻值0～20Ω，额定电流1A）
（1）在该实验中，滑动变阻器应选择R₂（填“R₁”或“R₂”）
（2）该同学连接成如图甲所示的电路，请在图中将电路补充完整．
（3）根据测量的数据，在图乙中的方格坐标系中描点作出了小灯泡的伏安特性曲线，由图线可知小灯泡的额定功率为1.5W，此时电阻为6.0Ω．（保留两位有效数字）
（4）该同学拆除了图甲电路后，将此灯泡串联一个12Ω的保护电阻，再接到本实验的电源上，则该灯泡的实际电功率是0.52W．（保留两位有效数字）

Answer 1

分析 （1）明确实验原理，根据安全和准确性原则分析滑动变阻器；
（2）明确实验原理，从而确定对应的实验方法；
（3）根据图象可明确达额定值时的电流，由功率公式可求得功率，由欧姆定律可求得电阻；
（4）作出等效电源的伏安特性曲线，两图的交点表示灯泡的工作点，从而明确灯泡的实际功率．

解答 解：（1）由题意可知，两滑动变阻器总阻值均不大，故均可使用，但如果采用5Ω电阻时，电路中电流最大为I_m=$\frac{6}{5}$=1.2A，超过了其限制电流，故只能选用R₂
（2）本实验采用滑动变阻器外接法，同时因灯泡内阻较小，故应采用电流表外接法，电路图如图所示；

（3）由图可知，当电压为3V时，电流为0.5A，故功率为：P=UI=3×0.5=1.5W；由欧姆定律可知，电阻为：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3}{0.5}$=6Ω；
（4）将电阻等效为电源内阻，作出等效电源的伏安特性曲线，如图所示；两图的交点表示灯泡的工作点，则由图可知，U=1.4V，电流I=0.36A，故功率P=1.4×0.37=0.51W；
故答案为：（1）R₂；（2）如图所示；（3）1.5，6.0；（4）0.50．

点评 本题考查伏安法测量灯泡伏安特性曲线，要注意明确图象法的应用，知道本实验中应采用滑动变阻器分压接法和电流表外接法．