Question

20．“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中，利用實驗得到了8組數據，在圖（a）所示的I-U坐標系中，通過描點連線得到了小燈泡的伏安特性曲線．

（1）根據圖線的坐標數值，請在圖（b）中把實驗儀器連接成完整的實驗電路（內接法）．
（2）由圖可知，當電壓為4V時，小燈泡的電阻約為10Ω，且隨著電壓的增大，小燈泡的電阻增大，因為溫度升高，電阻增大；
（3）將同種規(guī)格的兩個這樣的小燈泡串聯(lián)后再與40Ω的定值電阻R串聯(lián)，若接在電壓恒為16V的電源上，如圖（c）所示，則理想電流表的示數為0.3 A，每個小燈泡的功率為0.6W，電源內非靜電力做功的功率為4.8W．

Answer 1

分析 （1）根據題意確定滑動變阻器的接法，然后連接實物電路圖．
（2）由伏安特性曲線找出對應的電流，再由歐姆定律可求得電阻；根據電壓表的分流明確誤差情況；
（3）由閉合電路歐姆定律得出電壓和電流之間的關系，在伏安特性曲線中作出對應的關系曲線，兩圖象的交點即為電燈泡的工作點，則可求得燈泡的功率和電源的總功率．

解答 解：（1）根據原理圖可知，實驗有用分壓式接法以及電流表外接法，故實物圖連線如圖所示；
（2）由圖可知，當電壓為4V時，電0.4A，則電阻R=$\frac{U}{I}$$\frac{4}{0.4}$=10Ω； 由于隨溫度的升高，電阻變大，所以隨著電壓的增大，溫度升高后，小燈泡的電阻增大；
（3）由圖s所示電路圖可知，兩燈泡并聯(lián)，可以把電源與定值電阻等效為電源，
設每只電燈加上的實際電壓和實際電流分別為U和I． 在這個閉合電路中，E=2U+IR₀，
代入數據并整理得，U=8-20I，在圖a所示坐標系中作出U=8-20I的圖象如圖所示，
由圖象可知，兩圖象交點坐標值為：U=2V、I=0.3A，
每只燈泡的實際功率P=UI=2×0.3=0.6W；
由能量守恒定律可知，電源內非靜電力做功等于電源的總功率，故P_非=I_AE=0.3×16=4.8W．
故答案為：（1）電路圖如圖所示；（2）10；溫度升高，電阻增大；（3）0.3；0.6；4.8

點評 注意學會從數學函數的角度分析物理圖象問題，并區(qū)分曲線上某點與原點連線的斜率和曲線的切線的斜率含義的不同．表示電源的伏安特性曲線是往下傾斜的直線，表示電阻的伏安特性曲線是過原點的曲線，若將兩圖象畫在同一坐標系中，其交點即表示該電源與該電阻接在了同一個電路中了．