Question

一個小燈泡的額定電壓為2.0V，額定電流約為0.5A，選用下列實驗器材描繪小燈泡的伏安特性曲線．
電源E₁：電動勢為3.0V，內阻不計；
電源E₂：電動勢為12.0V，內阻不計；
電壓表V：量程為0～3V，內阻約為10kΩ
電流表A₁：量程為0～3A，內阻約為0.1Ω；
電流表A₂：量程為0～0.6A，內阻約為0.6Ω；
滑動變阻器R：最大阻值為l0Ω，額定電流為1.0A；開關S，導線若干．
用實驗得到如下數據（I和U分別表示小燈泡的電流和電壓）：

I/A	0.12	0.21	0.29	0.34	0.38	0.42	0.45	0.47	0.49	0.50
U/V	0.20	0.40	0.60	0.80	1.00	1.20	1.40	1.60	1.80	2.00

（1）實驗中電源應選用    ；電流表應選用    ．
（2）在下面虛線框中畫出實驗電路圖．可用的器材有：電壓表、電流表、滑線變阻器（阻值變化范圍0～10Ω）、電源、小燈泡、開關、導線若干．
（3）在下面坐標中畫出小燈泡的U-I曲線．
（4）若將本題中的小燈泡接在電動勢是1.5V、內阻是1.0Ω的電池兩端，問小燈泡的實際功率是多少？（簡要寫出求解過程，若需作圖，可直接畫在坐標中）

Answer 1

【答案】分析：（1）根據燈泡額定電壓選擇電源，根據燈泡正常發光時的電流選擇電流表．
（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．
（3）根據表中實驗數據在坐標系中描出對應點，然后作出燈泡的U-I圖象．
（4）在同一坐標系中作出電源的U-I圖象，該圖象與燈泡U-I圖象的交點坐標值就是用該電源給燈泡供電時的電壓與電流值，然后求出功率．
解答：解：（1）燈泡額定電壓是2.0V，則電源應選E₁，燈泡額定電流為0.5A，則電流表應選A₂．
（2）描繪燈泡伏安特性曲線，滑動變阻器應采用分壓接法，電壓表內阻遠大于燈泡電阻，電流表應采用外接法，實驗電路圖如圖甲所示．
（3）根據表中實驗數據在坐標系中描出對應點，然后用平滑的曲線把各點連接起來，作出燈泡的U-I圖象，如圖乙所示．
（4）在燈泡的U-I圖象坐標系中作出電池的U-I圖象，如圖所示；由圖象可知，用該電池給燈泡供電時，燈泡兩端電壓為1.1V，電流為0.4A，則燈泡實際功率P=UI=1.1×0.4=0.44W．
故答案為：（1）E₁；A₂；如圖甲所示；（3）如圖乙所示；（4）0.44．

點評：本題考查了實驗器材的選擇、設計實驗電路圖、作圖象、求燈泡實際功率等問題；要正確實驗器材的選取原則；要掌握描點法作圖的方法；要學會應用圖象法處理實驗數據、計算答題．