Question

14．一個小燈泡的額定電壓為2.0V，額定電流約為0.5A，選用下列實驗器材進行實驗，并利用實驗數據描繪和研究小燈泡的伏安特性曲線
A．電源E：電動勢為3.0V，內阻不計
B．電壓表V₁：量程為0～3V，內阻約為1kΩ
C．電壓表V₂：量程為0～15V，內阻約為4kΩ
D．電流表A₁：量程為0～3A，內阻約為0.1Ω
E．電流表A₂：量程為0～0.6A，內阻約為0.6Ω
F．滑動變阻器R₁：最大阻值為10Ω，額定電流為1.0A
G．滑動變阻器R₂：最大阻值為150Ω，額定電流為1.0A
H．開關S，導線若干
①實驗中使用的電壓表應選用B；電流表應選用E；滑動變阻器應選用F（請填寫選項前對應的字母）．
②實驗中某同學連接實驗電路如圖1所示，請你不要改動已連接的導線，在圖中把還需要連接的導線補上．閉合開關前，應使變阻器滑片放在最左（填“左”或“右”）端．

③實驗中得到的某一組電壓表與電流表示數如圖2所示，則電壓表的讀數為1.20V，電流表的讀數為0.42A，請將該組數據標記在U-I坐標中，其余實驗數據已標記在圖3的坐標圖中，請你畫出小燈泡的U-I圖線．并簡述該圖線不是直線的主要原因燈絲電阻隨溫度升高而增大．

Answer 1

分析 ①根據額定電壓選擇電壓表，根據額定電流選擇電流表，為方便實驗操作應選最大阻值較小的滑動變阻器．
②描繪小燈泡伏安特性曲線，要電壓與電流應從零開始變化，滑動變阻器應采用分壓接法，根據燈泡電阻與電表內阻的關系確定電流表接法，然后作出實驗電路圖；滑動變阻器采用分壓接法，在閉合開關前，為保護電路，滑片應置于分壓電路分壓最小的位置．
③根據圖示電表確定其量程與分度值，然后讀出其示數；根據實驗數據與坐標系內描出的點作出圖象．

解答 解：①燈泡額定電壓為2V，電壓表應選B，燈泡額定電流為0.5A，電流表應選E，為方便實驗操作，滑動變阻器應選總阻值較小的F．
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，燈泡正常發光時電阻為R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2}{0.5}$=4Ω，電壓表內阻為電壓表內阻約為1kΩ，電壓表內阻遠大于燈泡電阻，電流表應采用外接法，實驗電路圖如圖所示；為保護電路，閉合開關前，滑片應置于左端．

③由圖示電壓表可知，其量程為3V，分度值為0.1V，示數為1.20V，由圖示電流表可知，其量程為0.6A，分度值為0.02A，示數為0.42A，在坐標系內描出 根據坐標系中描出對應點，然后根據坐標系內描出的點用平滑的曲線把各點連接起來，作出燈泡的U-I圖象，如圖所示．
由于燈泡電阻受溫度影響，燈泡電阻隨溫度升高而增大，所以燈泡的U-I圖線不是直線
故答案為：①B；E；F；②電路圖如圖所示；左；③1.20； 0.42．圖象如圖所示；燈絲電阻隨溫度升高而增大

點評 本題考查描繪燈泡伏安特性曲線的性質實驗中實驗器材的選擇、設計實驗電路圖、作圖象等問題；要正確實驗器材的選取原則；要掌握描點法作圖的方法，明確圖象的性質，由圖象能分析電阻的變化．