Question

某研究性學習小組為探究小燈泡燈絲電阻與溫度的關系，設計并完成了有關的實驗，以下是實驗中可供選用的器材．
A．待測小燈泡（額定功率6W，額定電流0.5A）B．電流表（量程0～0.6A，內阻0.1Ω）
C．電壓表V₁（量程0～5V，內阻約5kΩ）      D．電壓表V₂（量程0～15V，內阻約15kΩ）
E．滑動變阻器R₁（最大阻值50Ω）         F．滑動變阻器R₂（最大阻值1kΩ）
G．直流電源（電動勢15V，內阻可忽略）        H．開關一個，導線若干
實驗中調節滑動變阻器，小燈泡兩端電壓可以從零至額定電壓范圍內變化，從而測出小燈泡在不同電壓下的電流．
（1）實驗中電壓表應選            ；滑動變阻器應選           。（填儀器后字母）
（2）請在虛線框中畫出為完成上述實驗而設計的合理的電路圖．

（3）如圖所示是該研究小組測得小燈泡的I-U關系圖線．由圖線可知，小燈泡燈絲電阻隨溫度的升高而_________（填“增大”、“減小”或“不變”）；根據此圖給出的信息，若把小燈泡直接接在一個電源電動勢為12V，內阻為30Ω的直流電源上，小燈泡的實際功率約為        。（計算結果保留三位有效數字）

Answer 1

（1）V₂       R₁    （2）如圖  （3）增大        2.79—2.90

試題分析：（1）由伏安特性曲線知，電壓、電流的測量值，故電壓表選擇V₂；電壓從零開始連續變化，故滑到變阻器用分壓式接法，為調節的方便，選擇R₁；（2）由測量數據估算燈泡阻值的大小，知為小電阻，故測量電路用電流表的外接法，控制電路分壓式，電路圖如圖所示

（3）圖線切線的斜率定性描述電阻的倒數，所以小燈泡燈絲電阻隨溫度的升高而增大，小燈泡直接接在一個電源電動勢為12V，內阻為30Ω的直流電源上，根據閉合電路的歐姆定律，，在同一坐標中畫出U-I圖線，其交點為燈泡電壓、電流的實際值，再根據功率P=UI可得：P=2.82W。