Question

一個小燈泡的額定電壓為2.0V．額定電流約為0.5A，選用下列實驗器材進行實驗，并利用實驗數據描繪和研究小燈泡的伏安特性曲線．
A．電源E：電動勢為3.0V，內阻不計；
B．電壓表V₁：量程為0～3V，內阻約為1KΩ
C．電壓表V₂：量程為0～15V，內阻約為4KΩ
D．電流表A₁：量程為0～3A，內阻約為0.1Ω；
E．電流表A₂：量程為0～0.6A，內阻約為0.6Ω；
F．滑動變阻器R₁：最大阻值為l0Ω，額定電流為0.6A；
G．滑動變阻器R₂：最大阻值為l5Ω，額定電流為1.0A；
H．滑動變阻器R₃：最大阻值為l50Ω，額定電流為1.0A；
I．開關S，導線若干．
實驗得到如下數據（I和U分別表示通過小燈泡的電流和加在小燈泡兩端的電壓）：

I/A	0.00	0.12	0.21	0.29	0.34	0.38	0.42	0.45	0.47	0.49	0.50
U/V	0.00	0.20	0.40	0.60	0.80	1.00	1.20	1.40	1.60	1.80	2.00

（1）實驗中電壓表應選用

B

；電流表應選用

E

；滑動變阻器應選用

F

（請填寫選項前對應的字母）．
（2）請你不要改動已連接導線，在下面的實物連接圖1中把還需要連接的導線補上．閉合開關前，應使變阻器滑片放在最

左

（填“左”或“右”）端．
（3）在圖2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，則小燈泡的實際功率約為

0.28

（保留兩位有效數字）．

Answer 1

分析：（1）根據燈泡額定電壓選擇電壓表，根據燈泡正常發光時的電流選擇電流表，在保證安全的前提下，為方便實驗操作，應選擇最大阻值較小的滑動變阻器．
（2）電壓與電流從零開始變化，滑動變阻器應采用分壓接法，根據燈泡電阻與電表內阻關系確定電流表接法，然后連接實物電路圖；閉合開關前，分壓電路分得的電壓應為零．
（3）根據表中實驗數據在坐標系中描出對應的點，然后作出U-I圖象．
（4）在同一坐標系中作出電池的U-I圖象，兩圖象的交點坐標值是燈泡的電壓與電流值，由P=UI求出燈泡的實際功率．

解答：解：（1）燈泡額定電壓是2V，則電壓表選B；燈泡額定電流為0.5A，則電流表選E；為方便實驗操作，滑動變阻器應選F．
（2）燈泡正常發光時電阻R=

U

I

=

2

0.5

=4Ω，

R

RA

=

4Ω

0.6Ω

≈6.67，

RV

R

=

1000Ω

4Ω

=250，

RV

R

＞

R

RA

，則電流表采用外接法，
由表中實驗數據可知，電壓與電流從零開始變化，則滑動變阻器應采用分壓接法，電路圖如圖所示；閉合開關前，滑片應置于左端．
（3）根據表中實驗數據，在坐標系中描出對應的點，然后作出燈泡的U-I圖象如圖所示．
（4）電源的電動勢為1.5V，短路電流為

1.5V

2Ω

=0.75A，電流與路段電壓的關系式為：U=E-Ir=1.5-2r
在上圖中作出電流與路段電壓的圖線，如圖所示；交點坐標即為小燈泡的實際電壓和電流，
故功率為：P=UI=0.8×0.35=0.28W．
故答案為：（1）B、E、F；（2）電路圖如圖所示；左；（3）圖象如圖所示；（4）0.28．

點評：本題關鍵要先畫出小燈泡的伏安特性曲線和電源的路端電壓與電流關系圖線，根據交點得到電源的實際輸出電壓，再計算電功率．