Question

16．某同學要測繪一個額定電壓為2.5V，額定電流約為0.5A的小燈泡的伏安特性曲線．

（1）選擇好器材后，連接實物如圖乙所示，閉合開關后發現無論怎樣移動滑動變阻器的滑動觸頭，電流表的示數都不為零，請指出錯誤的連線并改正（在圖乙上修改，錯誤的連線打“×”，缺少的線用筆畫線補上）．
（2）根據測量的數據，在圖丙中的方格坐標紙中描點作出小燈泡的伏安特性曲線，由圖線可知小燈泡的額定功率為1.2W（保留兩位有效數字）．
（3）將該小燈泡與電動勢為3.0V、內阻為15.0Ω的干電池組及一個滑動變阻器串聯成閉合回路，當滑動變阻器連入電路的阻值為13Ω時，干電池組的輸出功率最大（保留兩位有效數字）．

Answer 1

分析 （1）描繪燈泡伏安特性曲線滑動變阻器應采用分壓接法，根據電路圖分析答題．
（2）根據U-I圖進行分析，明確當電壓為2.5V時的電流，再由P=UI可求得額定功率；
（3）明確當內外電阻相等時電源的輸出功率最大，則可知最大功率時的外電阻，由閉合電路歐姆定律可求得電流，由圖象分析對應的電壓利用歐姆定律可求得電阻值，再根據外電阻求解滑動變阻器的接入電阻．

解答 解：（1）電壓與電流從零開始變化，滑動變阻器應采用分壓接法，由圖示電路圖可知，滑動變阻器連接錯誤，正確的電路圖如圖所示：
（2）由圖可知，當電壓為2.5V時，電流約為0.48A，則可知，功率為：P=UI=2.5×0.48=1.2W；
（3）要使電源輸出功率最大，應使內外電阻相等，則可知，外電阻應為15Ω，此時電路中電流為：I=$\frac{E}{2r}$=$\frac{3.0}{2×15}$=0.1A，由圖可知，電壓U=0.2V，則燈泡電阻為：R_L=$\frac{0.2}{0.1}$=2Ω；滑動變阻器阻值為：R=15-2=13Ω．
故答案為：（1）如圖所示；（2）1.2；（3）13

點評 本題考查了實驗器材的選擇、設計實驗電路圖、作圖象、求燈泡實際功率等問題；要正確實驗器材的選取原則；要掌握描點法作圖的方法；要學會應用圖象法處理實驗數據；同時注意燈泡電阻隨溫度的變化而變化，不能作為定值電阻處理．