Question

【題目】某同學研究小燈泡的伏安特性．所使用的器材有：小燈泡L(額定電壓3.8 V，額定電流0.32 A)；電壓表(量程 3 V，內阻 3 kΩ)；電流表 (量程0.5 A，內阻 0.5 Ω)；固定電阻R0(阻值1 000 Ω)；滑動變阻器R(阻值0～9.0 Ω)；電源E(電動勢5 V，內阻不計)；開關S；導線若干．

(1)實驗要求能夠實現在0～3.8 V的范圍內對小燈泡的電壓進行測量，畫出實驗電路原理圖_____．

(2)實驗測得該小燈泡伏安特性曲線如圖(a)所示．

圖(a)　　　　　　　　　　　圖(b)

由實驗曲線可知，隨著電流的增加小燈泡的電阻　________(填“增大”、“不變”或“減小”)，燈絲的電阻率　________(填“增大”、“不變”或“減小”)．

(3)用另一電源E0(電動勢4 V，內阻1.00 Ω)和題給器材連接成圖(b)所示的電路，調節滑動變阻器R的阻值，可以改變小燈泡的實際功率．閉合開關S，在R的變化范圍內，小燈泡的最小功率為　________W，最大功率為　________W(結果均保留2位小數)

Answer 1

【答案】實驗電路原理如圖所示． 增大 增大 0.39 1.17

【解析】

(1)[1]小燈泡的電壓要求從0開始調節，滑動變阻器采用分壓式接法，小燈泡的額定電壓超出電壓表的量程，需與R0串聯后接入電路．電路圖如圖所示：

(2)[2][3]I-U圖象中隨著電流的增大，圖線的斜率變小，小燈泡的電阻增大．根據電阻定律：，得燈絲的電阻率增大．

(3)[4][5]當R＝0時，電源路端電壓與電流的關系圖象如圖線甲所示．此時小燈泡功率有最大值；當R＝9 Ω時，將R看作電源內阻，則等效電源內阻為10 Ω，其路端電壓與電流的關系圖象如圖線乙所示：

此時小燈泡功率有最小值．取圖線甲與小燈泡伏安特性曲線交點：U1＝3.66 V，I1＝0.319 A，小燈泡的最大功率：

P1＝U1I1≈1.17 W；

取圖線乙與小燈泡伏安特性曲線交點：U2＝1.77 V，I2＝0.222 A，

小燈泡的最小功率：

P2＝U2I2≈0.39W。