Question

14．一个小灯泡的额定电压为2.0V，额定电流约为0.5A，选用下列实验器材进行实验，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B；电流表应选用E；滑动变阻器应选用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1所示，请你不要改动已连接的导线，在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实验中得到的某一组电压表与电流表示数如图2所示，则电压表的读数为1.20V，电流表的读数为0.42A，请将该组数据标记在U-I坐标中，其余实验数据已标记在图3的坐标图中，请你画出小灯泡的U-I图线．并简述该图线不是直线的主要原因灯丝电阻随温度升高而增大．

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，为方便实验操作应选最大阻值较小的滑动变阻器．
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；滑动变阻器采用分压接法，在闭合开关前，为保护电路，滑片应置于分压电路分压最小的位置．
③根据图示电表确定其量程与分度值，然后读出其示数；根据实验数据与坐标系内描出的点作出图象．

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0.5A，电流表应选E，为方便实验操作，滑动变阻器应选总阻值较小的F．
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=$\frac{U}{I}$=$\frac{2}{0.5}$=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．

③由图示电压表可知，其量程为3V，分度值为0.1V，示数为1.20V，由图示电流表可知，其量程为0.6A，分度值为0.02A，示数为0.42A，在坐标系内描出 根据坐标系中描出对应点，然后根据坐标系内描出的点用平滑的曲线把各点连接起来，作出灯泡的U-I图象，如图所示．
由于灯泡电阻受温度影响，灯泡电阻随温度升高而增大，所以灯泡的U-I图线不是直线
故答案为：①B；E；F；②电路图如图所示；左；③1.20； 0.42．图象如图所示；灯丝电阻随温度升高而增大

点评 本题考查描绘灯泡伏安特性曲线的性质实验中实验器材的选择、设计实验电路图、作图象等问题；要正确实验器材的选取原则；要掌握描点法作图的方法，明确图象的性质，由图象能分析电阻的变化．