Question

19．某實驗小組預測定一只小燈泡（其額定功率為0.75w，但額定電壓已經模糊不清）的額定電壓值，實驗過程如下：
他們先用多用電表的歐姆檔測出小燈泡的電阻約為2Ω，然后根據公式算出小燈泡的額定電壓U=$\sqrt{pR}$≈1.23v．但他們認為這樣求得的額定電壓值不準確，于是他們利用實驗室中的器材設計了一個實驗電路，進行進一步的測量．他們選擇的實驗器材有：
A．電壓表V（量程3v，內阻約3kΩ）
B．電流表A₁（量程150mA，內阻約2Ω）
C．電流表A₂（量程500mA，內阻約0.6Ω）
D．滑動變阻器R₁（0～20Ω）
E．滑動變阻器R₂（0～50Ω）
F．電源E（電動勢4.0v，內阻不計）
G．開關s和導線若干
（1）測量過程中他們發現，當電壓達到1.23v時，燈泡亮度很弱，繼續緩慢地增加電壓，當達到2.70v時，發現燈泡已過亮，立即斷開開關，所有測量數據見表：

次數	1	2	3	4	5	6	7
U/V	0.20	0.60	1.00	1.40	1.80	2.20	2.70
I/mA	80	155	195	227	255	279	310

請你根據表中數據，在給出的坐標紙上作出U-I圖線，從中可得小燈泡的額定電壓應為2.5v（結果保留兩位有效數字）．這一結果大于實驗前的計算結果，原因是燈泡冷態電阻小于正常工作時的電阻．
（2）從表中的實驗數據可以知道，他們在實驗時所選擇的電路應為C，電流表應選A₂（填“A₁”或“A₂”），滑動變阻器應選R₁（填“R₁”或“R₂”）．

Answer 1

分析 （1）應用描點法作出圖象；根據圖示圖象與燈泡額定功率求出燈泡額定電壓；燈泡電阻受溫度影響，隨溫度升高而增大．
（2）根據實驗目的與實驗器材確定滑動變阻器與電流表的接法，然后選擇實驗電路；根據電路電流選擇電流表，為方便實驗操作應選擇最大阻值較小的滑動變阻器．

解答 解：（1）根據表中實驗數據在坐標系內描出對應點，然后作出圖象如圖所示；

由圖示圖象可知，電壓U=2.5V時，電流I=0.3A，燈泡功率P=UI=2.5×0.3A=0.75W，等于燈泡額定功率，則燈泡額定電壓為2.5V；
由于燈泡電阻受溫度影響，燈泡冷態電阻小于正常工作時的電阻，隨溫度升高而增大，因此燈泡額定電壓大于計算結果．
（2）描繪燈泡伏安特性曲線，電壓與電流應從零開始變化，滑動變阻器應采用分壓接法，燈泡正常發光時的電阻約為：R=$\frac{2.5}{0.3}$≈8.33Ω，電壓表內阻約為3kΩ，電流表內阻約為0.6Ω，電壓表內阻遠大于燈泡電阻，電流表采用外接法，應選擇圖C所示電路圖；由表中實驗數據可知，電流的最大測量值為310mA，電流表應選擇A₂，為方便實驗操作，滑動變阻器應選擇R₁．
故答案為：（1）圖象如圖所示；2.5，燈泡冷態電阻小于正常工作時的電阻；（2）C，A₂，R₁

點評 本題考查了求額定電壓、實驗電路的選擇、實驗器材的選擇，根據實驗目的與實驗器材確定滑動變阻器與電流表的接法是正確選擇實驗電路的關鍵．