Question

小明同學用下列器材描繪額定電壓為3.0V的小燈泡伏安特性圖線（要求電壓變化從零開始），并研究小燈泡實際功率及燈絲溫度等問題．

A．電流表（0.6A，1Ω）
B．電壓表（3V，1kΩ）
C．滑動變阻器（10Ω，1A）
D．電源（4V，內阻不計）
①用筆畫線代替導線，將圖1中的實驗儀器連成完整的實驗電路．
②開關閉合前，滑動變阻器的滑片應置于

 

端（填“a”或“b”）．
③閉合開關，變阻器的滑片向b端移動，電壓表的示數逐漸增大，電流表指針卻幾乎不動，則電路的故障為

 

．
④排除故障后，小明完成了實驗，并由實驗數據畫出小燈泡I-U圖象如圖中實線所示．由圖可確定小燈泡在電壓為2.0V時實際功率為

 

（保留兩位有效數字）．
⑤圖2是用多用電表歐姆檔“×1”檔直接測量小燈泡燈絲在27℃時電阻值，則阻值為

 

?，若小燈泡燈絲電阻值與燈絲溫度的關系為R=k（203+t），k為比例常數．如圖3，根據I-U圖中的實線，估算該燈泡正常工作時燈絲的溫度約為

 

⁰C．
⑥若I-U圖中的虛線Ⅰ或Ⅱ表示小燈泡真實的伏安特性曲線，與實線相比，虛線

 

（填Ⅰ或Ⅱ）才是其真實的伏安特性曲線．

Answer 1

分析：①該實驗采用了滑動變阻器的分壓接法和電流表的外接法，由此可正確連接實物圖；
②開始實驗之前，要使滑動變阻器的輸出電壓為零，根據電路圖可知滑動變阻器的滑片應置于a端；
③電壓表有示數，說明電壓表的兩個接線柱和電源的兩極連接的電路中無斷路；電流表指針幾乎不動，說明電路中電阻很大，可能是斷路了；
④由圖象求出小燈泡在電壓為2.0V時的電流值，根據P=UI可以求出燈泡的實際功率大小；
⑤歐姆表的讀數為指針示數乘以檔位，由此可以求出待測電阻數值，將此時溫度和電阻值代入公式R=k（203+t）可以求k，然后根據圖求出燈泡正常工作的電阻阻值，代入公式可知此時的溫度大小．
⑥根據實驗電路圖可知，由于電壓表的分流作用，導致測量的燈泡的電流值偏大，即相同電壓情況下，燈泡實際電流比測量值偏小，因此II是真實的伏安特性曲線．

解答：解：①該實驗要求電壓從零調節，因此滑動變阻器要采用分壓接法，由于燈泡電阻很小，因此電流表要采用外接法，由此可正確連接實物圖如下所示：

②開始實驗之前，要使滑動變阻器的輸出電壓為零，根據電路圖可知滑動變阻器的滑片應置于a端．
故答案為：a．
③電壓表有示數，說明電壓表的兩個接線柱和電源的兩極連接的電路中無斷路；電流表指針幾乎不動，說明電路中電阻很大，可能是斷路了，故出現這種情況的可能性是小燈泡斷路．
故答案為：小燈泡斷路．
④根據燈泡的I-U圖象可知，當燈泡的電壓為2V時，燈泡的電流為0.19A，因此此時燈泡的時間功率為：
P=UI=2.0V×0.19A=0.38W．
故答案為：0.38W．
⑤多用電表歐姆檔“×1”檔，因此歐姆讀數結果為：R=1.5×1Ω=1.5Ω，此時溫度為t=27°代入公式：
R=k（203+t）             ①
得k的大小為：
k=

3

460

                      ②
燈泡正常工作的電壓為3V，根據根據燈泡的I-U圖象可知此時燈泡的電流為0.23A，此時燈泡的電阻為：
R=

U

I

=

3

0.23

Ω         ③
聯立①②③解得：t=1797°
故答案為：1797．
⑥根據實驗電路圖可知，由于電壓表的分流作用，導致測量的燈泡的電流值偏大，即相同電壓情況下，燈泡實際電流比測量值偏小，因此II是真實的伏安特性曲線．
故答案為：Ⅱ．

點評：本題考查了描繪小燈泡伏安特性圖線實驗中的實驗原理圖、數據處理等操作，尤其是結合圖線進行數據處理的能力是考查的重點，在平時中要加強訓練．