Question

為描繪小燈泡L（2.5V，1.0W）的伏安特性曲線，小張同學根據如下可供選擇的器材設計了如圖1所示的電路（電路還沒有完全接好）．
A．電流表（量程0.6A，內阻約1Ω）B．電壓表（量程3V，內阻約3kΩ）C．滑動變阻器（200Ω，0.3A）
D．滑動變阻器（5Ω，2A）E．電池組（電動勢約3V，內阻未知）F．開關，帶夾子的導線若干G．待測小燈泡

（1）實驗中滑動變阻器應選擇

 

（填“C”或“D”），請以筆代線將尚未連接好的電壓表連入電路中；
（2）該同學在連接最后一根導線的c端到直流電源正極之前，請指出其中僅有的2個不當之處：
Ⅰ．

 

；Ⅱ．

 

．
改正上述2個不當之處后，他在測量中發現，無論如何調節滑動變阻器的滑片，電壓表和電流表的示數均不能取到較小值，其原因是導線

 

（填圖1中導線代號）沒有連接好．
（3）該同學完善電路后，測得小燈泡的伏安特性曲線如圖2所示．若將該小燈泡與阻值為5.0Ω的定值電阻串聯后接在電動勢為3.0V、內阻為6.0Ω的電源上，則該小燈泡的實際功率為

 

W．

Answer 1

分析：（1）為方便實驗操作，在保證安全的前提下，應選擇最大阻值較小的滑動變阻器．
（2）連接電路時，應斷開開關，滑動變阻器采用分壓接法時，滑片應置于分壓電路分壓為零的位置．滑動變阻器采用分壓接法時，電壓與電流可以從零開始變化，如果滑動變阻器采用限流接法，電壓與電流不能從零開始變化．
（3）電源與定值電阻整體組成一個等效電源，在圖象中作出電源的I-U圖象，由圖象找出電路電流與燈泡電壓，然后由P=UI求出燈泡功率．

解答：解：（1）為方便實驗操作，滑動變阻器應選最大阻值較小的D．
燈泡正常發光時的電阻R=

U2

P

=6.25Ω，即小燈泡的電阻遠小于電壓表內阻，接近電流表內阻，
所以電流表應采用外接法，電路圖如圖所示．

（2）由電路圖可知，在連接電路時，開關S不應閉合；
滑片沒有移到分壓電路分壓為零的位置即滑片P沒有置于b端．
實驗時，無論如何調節滑動變阻器的滑片，電壓表和電流表的示數均不能取到較小值，滑動變阻器被接成了限流接法，由電路圖可知，導線③沒有接好．
（3）電源與5.0Ω的定值電阻串聯組成等效電源，U=E-I（R+r）=3-（5+6）I=3-11I；
在燈泡伏安特性曲線中作出電源的U-I圖象，

兩圖象的交點坐標值為，U=0.65V，I=0.22A，燈泡功率P=UI=0.65V×0.22A≈0.14W．
故答案為：（1）D，如圖；
（2）Ⅰ．開關S不應閉合；Ⅱ．滑動變阻器滑片P應置于b端．  ③；
（3）0.14 W．

點評：滑動變阻器采用分壓接法時，電壓與電流可以從零開始變化，滑動變阻器采用限流接法時，電壓與電流不能從零開始變化．
求燈泡實際功率時，需要在U-I圖象中再畫出表示電源的U-I圖象，根據交點坐標來求功率．