Question

有一個小燈泡上標有“4.8V  2W”字樣，現在測定小燈泡在不同電壓下的電功率，并作出小燈泡的電功率P與它兩端電壓的平方U²的關系曲線．有下列器材可供選用：
A．電壓表V₁（0～3V，內阻3kΩ）　　 B．電壓表V₂（0～100V，內阻15kΩ）
C．電流表A（0～0.6A，內阻約1Ω）   D．定值電阻R₁=3kΩ
E．定值電阻R₂=15kΩ              F．滑動變阻器R（10Ω，2A）
G．學生電源（直流6V，內阻不計）
H．開關、導線若干
（1）為盡量減小實驗誤差，并要求小燈泡兩端電壓可從零到額定電壓內任意變化，實驗中所用電壓表應選用

A

，定值電阻應選用

D

（均用序號字母填寫）；
（2）請在方框內畫出滿足實驗要求的電路圖；
（3）利用上述實驗電路圖測出的電壓表讀數U_V與此時小燈泡兩端電壓U的定量關系是

U_V=

1

2

U

，如圖的四個圖象中正確的是

C

．

Answer 1

分析：（1）已知燈泡的額定電壓，則根據串聯電路的規律可得出電壓表，根據實驗的要求可以確定定值電阻的選取；
（2）要求從零開始，則應采用分壓接法，同時考慮燈泡內阻與電流表內阻的關系可以確定電流表的接法；
（3）由功率公式可得出功率與電壓之間的關系，從而由數學知識可以得出正確的圖象．

解答：解：（1）由題意可知，燈泡的額定電壓為4.8V，而給出的電壓表中有15V和3V兩種，選用15V的電壓則誤差較大；而選用3V的電壓表，則量程偏小，故可以串聯一個電阻進行分壓；由題意可知，選擇3KΩ的電阻可以使量程擴大為2倍，故選用D即可；故可以選取3V的電壓表和3kΩ的電阻串聯充當電壓表使用；
（2）因題目中要求多測幾組數據進行作圖，故實驗中選用分壓接法，并且將R₁與電壓表串聯充當電壓表使用，電流表采用電流表外接法；故原理圖如右圖所示；
（3）電壓表V₁（0～3V．內阻3kΩ），定值電阻R₁=3kΩ；選取3V的電壓表和3kΩ的電阻串聯充當電壓表使用，使量程擴大為2倍，
所以電壓表讀數U_V與此時小燈泡兩端電壓U的定量關系是U_V=

1

2

U．
由功率公式可得：P=

U2

R

；若R為定值的話，則P與U²應為一次方程；但因為燈泡電阻隨溫度的變化而變化，故功率隨溫度不再是線性關系，而是隨著電壓的增大，而使功率減小，故P與U²圖象應為C；
故答案為；（1）A；D；  （2）如圖所示；（3）U_V=

1

2

U；C．

點評：本題為探究型實驗，應注意兩個電壓表均無法保證要求，故可以采用串聯的方式可以對電表進行改裝；此類題目近幾年越來越多，故應注意把握．