Question

11．某同學要測繪標有“3.8V，1.14W”的小燈泡的燈絲電流I隨其兩端電壓U變化的圖象．除了導線和開關(guān)外，有以下一些器材可供選擇：
電流表：A₁（量程200mA，內(nèi)阻約2Ω）；A₂（量程0.4A，內(nèi)阻約0.3Ω）；
電壓表：V₁（量程4V，內(nèi)阻約5kΩ）；V₂（量程15V，內(nèi)阻約15kΩ）；
滑動變阻器：R₁（阻值范圍0～10Ω）；R₂（阻值范圍0～2kΩ）；
電源：E₁（電動勢為2V，內(nèi)阻約為0.2Ω）；E₂（電動勢為4V，內(nèi)阻約為0.04Ω）．
①為了操作方便并盡可能減小測量誤差，在實驗中，應選用電流表A₂，電壓表V₁，滑動變阻器R₁，電源E₂（填器材的符號）．
②實驗電路應采用圖1中的C．

③圖2是研究小燈泡伏安特性曲線的實驗器材實物圖，圖中已連接了部分導線．請根據(jù)在①問中所選的電路圖，用鉛筆畫線代替導線，補充完成圖2中實物間的連線．

④該同學閉合電鍵后通過改變滑片的位置描繪出了小燈泡的I-U圖線，如圖3所示．已知經(jīng)過圖線的B點做出切線恰經(jīng)過坐標為（0，0.15）的點，試根據(jù)學過的電學知識結(jié)合圖線，求出小燈泡在工作點B時的電阻值為10Ω，此時燈泡的實際功率是0.625W．
⑤無論是利用圖1中的A還是B測量不同電壓下小燈泡的電阻，都存在系統(tǒng)誤差．關(guān)于該實驗的系統(tǒng)誤差，下列說法正確的是A
A．電流表分壓導致測量的電阻偏     B．電流表分壓導致測量的電阻偏小
C．電壓表分流導致測量的電阻偏     D．電壓表分流導致測量的電阻偏小
⑥實驗中隨著滑動變阻器滑片的移動，電源的路端電壓U及干電池的總功率會發(fā)生變化，圖4中的各示意圖中正確反映電池的總功率P-U關(guān)系的是C．

Answer 1

分析 ①根據(jù)燈泡額定電壓選擇電壓表與電源，根據(jù)燈泡額定電流選擇電流表，為方便實驗操作應選最大阻值較小的滑動變阻器．
②根據(jù)題意確定滑動變阻器與電流表的接法，然后選擇實驗電路圖．
③根據(jù)電路圖連接實物電路圖．
④根據(jù)燈泡兩端電壓與電流應用歐姆定律求出燈泡阻值，應用P=UI求出燈泡消耗的功率．
⑤根據(jù)電路圖應用歐姆定律分析答題．
⑥求出電源輸出功率表達式，然后答題．

解答 解：①由燈泡銘牌可知，燈泡額定電壓為3.8V，額定功率為1.14W，則電壓表要選擇V₁，電源選擇E₂，燈泡額定電流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1.14W}{3.8V}$=0.3A，則電流表選擇A₂，描繪燈泡I-U圖象，電壓與電流應從零開始變化，滑動變阻器應采用分壓接法，為方便實驗操作滑動變阻器應選擇R₁．
②描繪燈泡I-U圖象，電壓與電流應從零開始變化，滑動變阻器應采用分壓接法，燈泡正常發(fā)光時的電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3.8V}{0.3A}$≈12.67Ω，電流表內(nèi)阻約為0.3Ω，電壓表內(nèi)阻約為5kΩ，電壓表內(nèi)阻遠大于燈泡電阻，電流表應采用外接法，因此實驗要選擇圖C所示電路．
③根據(jù)實驗電路圖C連接實物電路圖，實物電路圖如圖所示：

④由圖3所示圖象可知，燈泡兩端電壓U=2.5V，通過燈泡的電流I=0.25A，此時燈泡電阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.25A}$=10Ω，燈泡功率：P=UI=2.5V×0.25A=0.625W．
⑤由圖示電路圖可知，圖1中的A與B實驗電路都采用電流表內(nèi)接法，由于電流表的分壓作用，所測電壓偏大，由歐姆定律可知，所測燈泡電阻測量值大于真實值，故選A．
⑥電壓表測量路端電壓，其示數(shù)隨滑動變阻器的阻值增大而增大；而當內(nèi)阻和外阻相等時，輸出功率最大；此時輸出電壓為電動勢的一半．外電路斷開時，路端電壓等于電源的電動勢，此時輸出功率為零；故符合條件的圖象應為C．
故答案為：①A₂；V₁；R₁；E₂；②C；③電路圖如圖所示；④10；0.625；⑤A；⑥C．

點評 本題考查了實驗器材與實驗電路的選擇、連接實物電路圖、求燈泡電阻與燈泡實際功率、實驗誤差分析、實驗數(shù)據(jù)處理等問題；要掌握實驗器材的選擇原則，根據(jù)實驗目的與實驗器材確定滑動變阻器與電流表的接法是正確選擇實驗電路、連接實物電路圖的關(guān)鍵，當電壓與電流從零開始變化時，滑動變阻器應采用分壓接法．