Question

【題目】某研究性學習小組的同學們設計了描繪小燈泡的伏安特性曲線的實驗，待測小燈泡的額定電壓為3．8V。要求測量結果盡量精確，并繪制出小燈泡兩端電壓在0~3．8V范圍內完整的伏安特性曲線。

（1）若實驗室的電壓表、電流表和滑動變阻器都滿足實驗要求，則在如圖1所示的兩種實驗方案中，應選擇 圖所示電路進行實驗。（選填“甲”或“乙”）

（2）若實驗中只提供了量程為3V，內阻為3000Ω的電壓表V1，為了繪制完整的伏安特性曲線，需要將電壓表V1改裝成量程為4V的電壓表V2，則應將電壓表V1 （選填“串聯”或“并聯”）一個阻值為 _______Ω的定值電阻，才能實現改裝的要求。

（3）小組的同學們正確描繪出小燈泡的伏安特性曲線如圖2所示，根據這個特性曲線，同學們對小燈泡的實際功率與其兩端的電壓的關系，或與通過其電流的關系，猜想出了如圖3所示的關系圖像，其中可能正確的是 。（選填選項下面的字母序號）

（4）某同學將該小燈泡接在一個電動勢為3．0V、內阻為5．0Ω的電源上，組成一個閉合電路，則此時該小燈泡實際功率約為 W。（保留2位有效數字）

Answer 1

【答案】（1）甲；（2）串聯；1000；（3）AB（2分，有選錯的不得分）；（4）0．36～0．42。

【解析】（1）由于實驗是測量小燈泡的伏安特性曲線，電壓需要從0開始測量，故供電電路需要用分壓式，則甲電路是正確的；（2）原電壓表的量程為3V，改裝后的電壓表的量程為4V，故1V的電壓差需要用一個電阻串聯分壓來獲得，該電阻的阻值為R=1000Ω；（3）根據P=可知，U2=R×P，即在U2與P的圖像中，斜率為R，因為隨著電壓的增大，燈泡的電阻是增大的，故U2與P的圖像的斜率也是增大的，故選項A正確，C錯誤；又根據P=I2R可知，I2=×P，即在I2與P的圖像中，其斜率為，當電阻增大時，其倒數減小，故I2與P的圖像的斜率在變小，故選項B正確，D錯誤；（4）在燈泡的伏安特性曲線上，我們再做出電源的伏安特性直線，因為電源的伏安特性為U=－Ir+E=－I×5Ω+3V，其與燈泡的曲線的交點即為燈泡的兩端電壓和電流，得到U=2V，I=0．19A，故小燈泡的實際電功率為P=0．38W。