Question

13．某實(shí)驗(yàn)小組要探究一小燈泡的伏安特性曲線，并研究小燈泡在不同電壓下的實(shí)際功率，實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示：

（1）實(shí)驗(yàn)閉合電鍵前，滑動變阻器的劃片P應(yīng)在a端（填“a”或“b”）
（2）實(shí)驗(yàn)中閉合開關(guān)，把滑動片P向一端移動過程中，發(fā)現(xiàn)電流表與電壓表均有明顯讀數(shù)，且讀數(shù)幾乎
不變，則電路中出現(xiàn)故障的元件可能是B（填“A”或“B”）
A．小燈泡      B．滑動變阻器
（3）該小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪出小燈泡的伏安特性曲線如圖丙所示，可判定在圖乙中小燈泡的功率P與加在兩端電壓的平方U²的圖象正確的是3（選填“1”、“2”、“3”）
（4）某同學(xué)將兩個完全相同的這種小燈泡并聯(lián)接在電源兩端，已知電源的電動勢E=3V、內(nèi)阻r=2Ω，則此時每個小燈泡的實(shí)際功率為0.44 （結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）明確電路結(jié)構(gòu)，知道實(shí)驗(yàn)中電流應(yīng)由零開始調(diào)節(jié)；
（2）分析故障現(xiàn)象，從而明確出現(xiàn)故障的原因；
（3）明確功率公式，根據(jù)電阻隨溫度的變化規(guī)律可明確對應(yīng)的圖象；
（4）設(shè)單個燈泡的電壓和電流，由并聯(lián)電路規(guī)律可明確總電流，再由閉合電路歐姆定律可得出對應(yīng)的表達(dá)式，作出對應(yīng)的圖象，兩圖象的交點(diǎn)即為燈泡的工作點(diǎn)，從而求出對應(yīng)的功率．

解答 解：（1）由圖可知，測量電路部分與滑動變阻器左側(cè)并聯(lián)，故為了讓電流從零開始調(diào)節(jié)，滑片開始時應(yīng)滑在a端；
（2）由題意可知，電流表和電壓表有讀數(shù)說明電路是完整的，但示數(shù)幾乎不變說明滑動變阻器起不到調(diào)節(jié)作用，故出障出在滑動變阻器上；
（3）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，由于燈泡電阻隨溫度的升高而增大，則隨著電壓的升高，功率的增加量越來越少，故對應(yīng)的圖象為3；
（4）兩燈泡并聯(lián)，設(shè)燈泡電壓為U，電流為I，則干路電流為2I，則由閉合電路歐姆定律有：
U=E-2Ir
代入數(shù)據(jù)可得：
U=3-4r，作出對應(yīng)的圖象如圖所示，則由圖可知，U=2.2V，I=0.200A，則一個燈泡的功率P=UI=2.2×0.200=0.44W．
故答案為；（1）a；（2）B；（3）3；（4）0.44．

點(diǎn)評 本題考查伏安特性曲線的描繪；解決本題的關(guān)鍵掌握實(shí)驗(yàn)中的注意事項和數(shù)據(jù)處理的方法，在學(xué)習(xí)該部分時一定要注意圖象的性質(zhì)和應(yīng)用，能正確利用圖象分析問題是解題的關(guān)鍵．