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3.8V，額定電流0.32A）；電壓表V（量程3V，內阻3kΩ）；電流表A（量程0.5A，內阻0.5Ω）；固定電阻R0（阻值1000Ω）；滑動變阻器R（阻值0～9.0Ω）；電源E（電動勢5V，內阻不計）；開關S；導線若干．

（1）實驗要求能夠實現在0～3.8V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．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4V，內阻1.00Ω）和題給器材連接成圖（b）所示的電路圖，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】
（1）

（2）增大；增大
（3）0.41；1.17
【解析】解：（1）因本實驗需要電流從零開始調節，因此應采用滑動變阻器分壓接法；因電流表內阻和燈泡內阻接近，故電流表采用外接法；另外為了保護電壓表，用R0和電壓表串聯，故原理圖如圖所示；
；
（2）I﹣U圖象中圖象的斜率表示電阻的倒數，由圖可知，圖象的斜率隨電壓的增大而減小，故說明電阻隨電流的增大而增大；其原因是燈絲的電阻率隨著電流的增大而增大；
（3）當滑動變阻器阻值全部接入時，燈泡的功率最小，將R等效為電源內阻，則電源電動勢為4V，等效內阻為10Ω；作出電源的伏安特性曲線如圖a中實線所示；由圖可知，燈泡電壓為U=1.8V，電流I=230mA=0.23A，則最小功率P=UI=1.8×0.23=0.41W；
當滑動變阻器接入電阻為零時，燈泡消耗的功率最大；此時電源的內阻為1.0Ω，作出電源的伏安特性曲線如圖a中右側紅線所示；

如圖a可知，此時電壓為3.65V，電流為320mA=0.32A；則可知最大功率Pmax=U'I'=3.65×0.32=1.17W．
所以答案是：（1）如圖所示；（2）增大；增大；（3）0.41；1.17．
【考點精析】本題主要考查了伏安法測電阻的相關知識點，需要掌握原理是歐姆定律.因此只要用電壓表測出電阻兩端的電壓，用安培表測出通過電流，用R=U/ I 即可得到阻值才能正確解答此題．