Question

9．小燈泡燈絲的電阻隨溫度的升高而變大，某同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)探究這一現(xiàn)象．所提供的器材有：

代號(hào)	器材規(guī)格
A	電流表（A1）量程0-0.6A，內(nèi)阻約0.125Ω
B	電流表（A2）量程0-3A，內(nèi)阻約0.025Ω
C	電壓表（V1），量程0-3V，內(nèi)阻約3kΩ
D	電壓表（V2），量程0-15V，內(nèi)阻約15kΩ
E	滑動(dòng)變阻器（R1）總阻值約10Ω
F	滑動(dòng)變阻器（R2）總阻值約200Ω
G	電池（E）電動(dòng)勢(shì)3.0V，內(nèi)阻很小
H	導(dǎo)線若干，電鍵K

該同學(xué)選擇儀器，設(shè)計(jì)電路并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)得到如下數(shù)據(jù)：

$\frac{I}{A}$	0	0.12	0.21	0.29	0.34	0.38	0.42	0.45	0.47	0.49	0.50
$\frac{U}{V}$	0	0.20	0.40	0.60	0.80	1.00	1.20	1.40	1.60	1.80	2.00

（1）請(qǐng)你推測(cè)該同學(xué)選擇的器材是：電流表為A，電壓表為C，滑動(dòng)變阻器為E（以上均填寫器材代號(hào)）．
（2）請(qǐng)你推測(cè)該同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖并畫在圖甲的方框中．
（3）請(qǐng)?jiān)趫D乙的坐標(biāo)系中畫出小燈泡的I-U曲線．
（4）若將該小燈泡直接接在電動(dòng)勢(shì)是2.0V，內(nèi)阻是 2.0Ω的電池兩端，小燈泡的實(shí)際功率為0.50W．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)選擇實(shí)驗(yàn)器材．
（2）為測(cè)量多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法，燈泡電阻較小，遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻，電流表應(yīng)采用外接法，據(jù)此作出實(shí)驗(yàn)電路圖．
（3）根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)用描點(diǎn)法作圖，作出小燈泡的伏安特性曲線．
（4）在小燈泡的伏安特性曲線上作出電源路端電壓與電路電流關(guān)系圖象，找出該圖象與燈泡伏安特性曲線交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電壓與電流值，由P=UI求出燈泡的實(shí)際功率．

解答 解：（1）由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，電流最大測(cè)量值為0.5A，則電流表應(yīng)選A；電壓最大測(cè)量值為2V，電壓表應(yīng)選C；
為方便實(shí)驗(yàn)操作滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇E．
（2）由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，電壓與電流從零開始變化，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法；燈泡最大阻值約為：R_燈=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.00}{0.50}$=4Ω，
電流表內(nèi)阻約為0.125Ω，電壓表內(nèi)阻約為3kΩ，電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于燈泡電阻，電流表應(yīng)選擇外接法；電路圖如圖1所示．
（3）根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對(duì)應(yīng)點(diǎn)，然后根據(jù)坐標(biāo)系內(nèi)描出的點(diǎn)作出圖象如圖2所示：
（4）在燈泡的U-I圖象坐標(biāo)系內(nèi)作出電源的U-I圖象如圖所示，
它與小燈泡的伏安特性曲線的交點(diǎn)坐標(biāo)就是小燈泡的工作點(diǎn)，
由圖象可知，小燈泡的實(shí)際電流為0.42A，電壓為1.2V，
功率P=IU=0.42×1.2≈0.50W．
故答案為：（1）A，C，E；（2）見圖1；（3）見圖2；（4）0.50．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路是實(shí)驗(yàn)�？紗栴}，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路的關(guān)鍵是根據(jù)題目要求確定滑動(dòng)變阻器采用分壓接法還是采用限流接法，根據(jù)待測(cè)電路元件電阻大小與電表內(nèi)阻間的關(guān)系確定電流表采用內(nèi)接法還是外接法．