Question

【題目】一小燈泡上標有“4V，2W”的字樣，現在要用伏安法研究這個小燈泡的伏安特性曲線，實驗室有如下器材可供選用：

A.電壓表V1(0～3V，內阻rV1約為6kΩ)

B.電壓表V2(0～15V，內阻rV2約為30kΩ)

C.電流表A1(量程為200mA，內阻rA1＝10Ω)

D.電流表A2(量程為800mA，內阻rA2約為3Ω)

E.定值電阻R0(15Ω)

F.滑動變阻器R1(0～100Ω，0.5A)

C.滑動變阻器R2(0～l0Ω，1A)

H.電源E(5V，內阻約為1Ω)

I.單刀開關一個、導線若干

(1)為了調節方便，測量盡可能準確，實驗中應選用電表_______和___________，滑動變阻器應選用__________。(填對應器材前的字母序號)

(2)為使實驗誤差盡量減小，要求從零開始多測幾組數據，請在如圖1所示的實線框里畫出實驗電路圖_____。(圖中需標明所選器材的字母代號)

(3)根據電路圖連接好電路，反復調節滑動變阻器的滑片，讀出并記錄好電表的示數，計算小燈泡兩端電壓U和通過小燈泡的電流I，并且填寫到預先設計的表格中。根據測量的數據，在坐標紙上描點，畫出小燈泡的U－I曲線，如圖2所示。

(4)根據小燈泡的U－I曲線可得小燈泡的額定功率為_____________W；若將兩個這樣的小燈泡串聯后接到一個電源(電動勢為5V，內阻為6Ω)上，此時一個小燈泡消耗的實際功率為________W。(結果均保留兩位小數)

Answer 1

【答案】C D G 1. 90~1.95均可 0. 46~0.52均可

【解析】

(1)[1]電壓表V1量程小，且內阻又未知，不符合改裝的條件，不可用。電壓表V2量程太大，亦不可用。小燈泡的額定電壓為4V，則通過小燈泡的額定電流A。電流表A1滿偏電流為200mA，和定值電阻R0串聯，可改裝成電壓表量程為5V，滿足測量要求；

[2]用電流表A2測量電流；

[3]又實驗要求電流從0開始變化，設計成分壓式電路，滑動變阻器采用小阻值的R2。

(2)[4]本實驗要求小燈泡電流從零開始調節，則滑動變阻器應用分壓式接法。A1改裝后的電壓表量程為5V、內阻為25Ω，小燈泡的電阻約為Ω，另一個電流表A2的內阻約為3，若電流表A2內接，有可能出現A2的電阻比被測小燈泡的電阻還大，故為減小系統誤差，電流表外接，設計電路圖如圖所示：

(4)[5]小燈泡的額定電壓為U=4V，從U-I曲線讀出電流I=0.48A，則額定功率W；

[6]兩個小燈泡串聯后接到電源上，電流I相等，則有，解得，在題圖2小燈泡的U-I圖象中作U=圖線，如圖所示：

由圖可知兩圖線的交點坐標為U=1.6V，I=0.3A，則小燈泡的功率為P=UI=1.6×0.3W=0.48W