Question

某同學要測繪規格為“2.8V 1.5W”的小燈泡的I-U曲線．除導線和開關外還備有以下器材可供選擇：
A．電流表（量程0.6A，內阻約為1Ω）
B．電流表（量程3.0A，內阻約為0.2Ω）
C．電壓表（量程3.0V，內阻約為5kΩ）
D．電壓表（量程15.0V，內阻約為15kΩ）
E．滑動變阻器（最大阻值為200Ω，額定電流100mA）
F．滑動變阻器（最大阻值為10Ω，額定電流1.0A）
G．電源（電動勢為3.0V，內阻約為0.2Ω）
（1）實驗中所用的電流表應選______；電壓表應選______；滑動變阻器應選______．（填器材前面的字母）
（2）為使實驗誤差盡可能小，請你設計實驗電路圖，并畫在方框中．
（3）某同學用實驗得到如下數據（I和U分別表示小燈泡上的電流和電壓）：

I/A	0.12	0.21	0.29	0.34	0.38	0.42	0.45	0.47	0.49	0.50
U/V	0.20	0.40	0.60	0.80	1.00	1.20	1.40	1.60	1.80	2.00

請在圖中畫出小燈泡的U-I曲線．并利用該圖求出該小燈泡接在電動勢為1.5V、內阻是2.0Ω的電池兩端時的實際功率是多少？（結果保留二位有效數字）

Answer 1

【答案】分析：（1）器材的選取需精確、安全，根據燈泡的額定電流確定電流表的量程，根據燈泡的額定電壓選擇電壓表的量程．從測量誤差的角度分析，選擇合適的滑動變阻器．
（2）由于燈泡的電流和電壓需從零開始測起，所以滑動變阻器需采用分壓式接法，根據燈泡電阻的大小確定電流表的內外接．
（3）根據表格中的數據作出燈泡的U-I圖線，再作出電源外電壓和電流的關系圖線，兩圖線的交點的橫縱坐標分別表示電流和電壓，根據P=UI求出實際的功率．
解答：解：（1）燈泡的額定電流為I=，知電流表選擇量程為0.6A的電流表誤差較小，即A．燈泡額定電壓U=2.8V，所以電壓表選擇量程為3V的誤差較小，即C．燈泡的電阻大約為6Ω，滑動變阻器采用總阻值為200Ω的測量誤差大，所以選擇總阻值為10Ω的滑動變阻器，即F．
（2）由于燈泡的電壓和電流需從零開始測起，所以滑動變阻器需采用分壓式接法，燈泡的電阻遠小于電壓表的內阻，屬于小電阻，所以電流表采用外接法．電路圖如圖所示
（3）作出電源的U-I圖線，它與小燈泡的伏安特性曲線的交點坐標就是小燈泡的工作點，小燈泡的實際電流為0.33-0.35A電壓為0.80-0.82V，功率P=IU=0.27～0.28W．
故答案為：（1）A、C、F．（2）如圖所示．（3）0.27～0.28W．

點評：解決本題的關鍵掌握器材選取的原則，知道滑動變阻器分壓式接法和限流式接法的區別，以及知道電流表內外接的區別．