Question

15．某同學在做“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗時，所用小燈泡上標有“3.8V 0.5A”的字樣，現有電壓表（0～4.5V內阻約為3kΩ）、電源、開關和導線若干，以及以下器材：
A．電流表（0～0.6A內阻約為1Ω）    
B．電流表（0～3A內阻約為0.25Ω）
C．滑動變阻器（0～20Ω）            
D．滑動變阻器（0～500Ω）
（1）實驗中如果即滿足測量要求，又要誤差較小，電流表應選用A；滑動變阻器應選用C．（選填相應器材前的字母）
（2）如圖1給出了四個電路圖，請你根據實驗要求選擇正確的實驗電路圖C

（3）如圖2是實驗所用器材實物圖，圖中已連接了部分導線，請你補充完成實物間的連線．

（4）某同學在實驗中得到了幾組數據，在圖3所示的電流-電壓（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，根據此電流-電壓圖線可知，小燈泡的電阻隨電壓的增大而增大（填“增大”、“不變”或“減小”），其原因是燈泡電阻隨溫度的升高而增大，同時可以根據此圖象確定小燈泡在電壓為2V時的電阻R=5Ω
（5）根據此電流-電壓圖線，若小燈泡的功率是P，通過小燈泡的電流是I，如圖4給出的四個圖中可能正確的是D．

Answer 1

分析 （1）電壓表、電流表的選擇原則是使指針偏轉角大些好，應在三分之二左右偏轉，若電路采用分壓接法，則滑動變阻器選擇小的，若限流接法則滑動變阻器阻值要大于待測電阻阻值；
（2）本實驗中為了多測數據，滑動變阻器采用分壓接法，因燈泡內阻較小，故應選用電流表外接，由此可正確畫出實驗原理圖；
（3）根據原理圖即可得出對應的實物圖；
（4）根據小燈泡的伏安特性曲線，求出燈泡的電壓、電流，根據歐姆定律求出電阻；
（5）根據圖象選擇正確的公式，再根據電阻的變化分析功率的變化情況．

解答 解：（1）由小燈泡標有“3.8V、0.5A”字樣可知，燈泡的額定電流為0.5A；因此電流表選擇A；
本實驗中為了多測數據，滑動變阻器采用分壓接法，故應選用變化范圍較小的電阻，故選C．
故答案為：A；C；
（2）本實驗應采用滑動變阻器的分壓接法，同時，電流表應選擇外接法；
故選：C；
（3）由原理圖可得出對應的實物圖如圖所示；
（4）I-U圖象中圖象的斜率表示電阻的倒數；由圖可知，燈泡電阻隨電壓的增大而增大；原因是因為電壓增大后，發熱量高，從而使燈泡的溫度升高；而燈泡電阻隨溫度的升高而增大；
由圖象可知，當電壓為2V時，對應的電流為0.4A，由歐姆定律可知R=$\frac{2}{0.4}$=5Ω；
（5）根據功率公式可知P=I²R；若電阻不變，功率與R成正比；
但由于R隨溫度的升高而增大，故圖象應為D；
故答案為：
（1）A；C（2）C；（3）見圖；（4）增大；燈泡電阻隨溫度的升高而增大；5
（5）D

點評 本實驗考查了描繪燈泡伏安特性曲線的實驗中的儀器選擇、電路設計、燈泡功率、滑動變阻器阻值等問題，由I-U圖象找出電壓對應的電流，熟練應用串聯電路特點及歐姆定律是正確解題的關鍵．