Question

20．某同學用如圖1所示的實物電路，描繪額定電壓為4.0V的小燈泡的伏安特性曲線，并研究小燈泡實際功率及燈絲溫度等問題．

（1）請根據實驗原理把實物圖補充完整，并在圖2虛線框內畫出電路圖．
（2）閉合開關，將滑動變阻器的滑片P向b端移動，發(fā)現“電流表的示數幾乎為 零，電壓表的示數逐漸變化”，則分析電路的可能故障為B．
A．小燈泡短路     B．小燈泡斷路     C．電流表斷路   D．滑動變阻器斷路
（3）根據如圖3所示I-U圖線，可確定小燈泡在電壓為2.0V時實際功率為0.60W．
（4）已知小燈泡燈絲在27℃時的電阻是 6.0Ω，并且小燈泡燈絲電阻值R與燈絲溫度t 的關系為R=k（273+t），k為比例常數，根據I-U圖線，估算該燈泡正常工作時燈絲的溫度約為227℃．

Answer 1

分析 （1）明確當要求電壓或電流從零調時滑動變阻器必須用分壓式接法，當待測電阻阻值遠小于電壓表內阻時，電流表應用外接法．
（2）閉合開關，將滑動變阻器的滑片 p 向 b 端移動，發(fā)現“電流表的示數幾乎為零，電壓表的示數逐漸增大”，可能是燈泡斷路．
（3）根據伏安特性曲線可明確2V的電流，再由P=UI可求得燈泡的功率；
（4）根據小燈泡燈絲在27℃時的電阻是6.0Ω，通過小燈泡燈絲電阻值 R 與燈絲溫度 t 的關系為 R=k（273+t ），得出溫度為227℃時電阻，再根據I-U 圖線求解．

解答 解：（1）由實驗原理可知，本實驗應采用滑動變阻器分壓接法，同時燈泡內阻較小，故應采用電流表外接法；實物圖如圖所示；根據實物圖可得出對應的原理圖；
（2）若燈泡短路，電流表示數較大；若電流表和滑動變阻器斷路，則電壓表的讀數為0，現在“電流表的示數幾乎為零，電壓表的示數逐漸增大“，知可能是燈泡斷路．故選B．
（3）由圖可知，當電壓為2.0V時，電流為0.38A，則功率P=UI=2.0×0.3=0.60W；
（4）小燈泡燈絲在27℃時的電阻是6.0Ω，根據 R=k （273+t ）得
k=0.02；
由圖可知，當達到額定電壓4V時電流約為0.4A，則電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{4}{0.4}$=10Ω；
則由R=k （273+t ）可得：
t=227℃
故答案為：（1）如圖所示；
（2）B；
（3）0.60；
（4）227．

點評 本題考查小燈泡伏安特性曲線的描繪實驗，要注意明確本實驗中一般采用滑動變阻器分壓接法和電流表外接法；同時注意掌握根據伏安特性曲線分析問題的基本思路和方法．