Question

19．有一個小燈泡上標有“4V，2W”的字樣，現(xiàn)在要用伏安法測量這個小燈泡的伏安特性曲線．現(xiàn)有下列器材供選用：
A．電壓表V₁（0～5V，內阻約10kΩ）
B．電壓表V₂（0～10V，內阻約20kΩ）
C．電流表A₁（0～0.3A，內阻約1Ω）
D．電流表A₂（0～0.6A，內阻約0.4Ω）
E．滑動變阻器R₁（0～10Ω，2A）
F．滑動變阻器R₂（0～100Ω，0.2A）
G．學生電源（直流6V）、開關及導線
（1）為了調節(jié)方便，測量盡可能準確，實驗中應選用電壓表A，電流表D，滑動變阻器E．（填器材的前方選項符號，如A，B）
（2）為使實驗誤差盡量減小，要求從零開始多取幾組數(shù)據(jù)；請在下面的方框中畫出實驗電路圖．
（3）某同學通過實驗得到的數(shù)據(jù)畫出了該小燈泡的伏安特性曲線，如圖所示，若用電動勢為4.0V、內阻為8Ω的電源直接給該小燈泡供電，則該小燈泡的實際功率是0.42W．
（4）P為上圖中圖線上的一點，PN為圖線上P點的切線、PQ為U軸的垂線，PM為I軸的垂線，下列說法中正確的是AC
A．隨著所加電壓的增大，小燈泡的電阻增大
B．隨著所加電壓的增大，小燈泡的電阻減小
C．對應P點，小燈泡的電阻約為5.33Ω
D．對應P點，小燈泡的電阻約為24.0Ω

Answer 1

分析 （1）用伏安法測量小燈泡的伏安特性曲線實驗中，電流表和電壓表的選取要根據(jù)小燈泡的額定電流和額定電壓來決定，既不能燒表又能較精確讀出數(shù)值，一般要求指針在滿刻度的$\frac{1}{3}$～$\frac{2}{3}$之間變動．
（2）根據(jù)實驗要求，明確滑動變阻器分壓接法和電流表的外接法選擇；
（3）在I-U圖象中作出對應的電源的伏安特性曲線，兩圖象的交點為燈泡的工作點，由圖可讀出電流和電壓，從而求出實際功率；
（4）根據(jù)電阻的定義R=$\frac{U}{I}$，電阻等于圖線上的點與原點連線的斜率的倒數(shù)，斜率逐漸減小，電阻逐漸增大．對應P點，燈泡的電阻等于對應的電壓和電流的比值．

解答 解：（1）因小燈泡標有“4V，2W”的字樣，故電壓表應選A，由I=$\frac{P}{U}$得小燈泡額定電流為0.5A，故電流表應選D，因小燈泡電流從零調，故滑動變阻器應用分壓式接法，應選阻值小的變阻器，故應選E．
（2）因小燈泡電阻遠小于電壓表內阻，故電流表應用外接法，因要求電流從零調節(jié)，故滑動變阻器應用分壓式接法，電路圖如圖所示

（3）因電源電動勢為4.0V、內阻為8Ω，則短路電流為0.5A，在I-U圖象中將0.5A與4V兩點用直線連接如圖所示
由圖可知兩圖線的交點坐標為U=1.2V，I=0.35A，則小燈泡的功率為P=UI=1.2×0.35W=0.42W；
（4）A、B、I-U圖象中圖象的斜率表示電阻的倒數(shù)；圖線的斜率逐漸減小，說明電阻逐漸增大．故A正確，B錯誤；
C、D、對應P點，小燈泡的電阻為R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.4}{0.45}$Ω=5.33Ω，故C正確，D錯誤；
故答案為；（1）A； D； E；（2）如圖所示；（3）0.42；（4）AC．

點評 本題考查測量伏安特性曲線的實驗，要注意明確實驗電路的選擇；同時重點掌握伏安特性曲線的分析方法；注意在I-U圖象中圖象的斜率表示電阻的倒數(shù)；同時注意在求各點電阻時只能根據(jù)坐標的比值求不能根據(jù)斜率求解．