Question

4．在描繪一個(gè)標(biāo)有“3V  0.6W“的小燈泡伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)中，要求燈泡兩端的電壓由零逐漸增加到3V．已選用的器材有：（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）電池組（電動(dòng)勢(shì)為3.60V，內(nèi)電阻0.5Ω）；電壓表（量程為0～3V，內(nèi)阻約3kΩ）；滑動(dòng)變阻器（最大阻值20Ω，額定電流1A）；電鍵一個(gè)、導(dǎo)線若干．

（1）實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選用下列中的A．（填字母代號(hào)）
A．直流電流表0～0.3A（內(nèi)阻約0.5Ω）
B．直流電流表0～0.6A（內(nèi)阻約0.2Ω）
（2）實(shí)驗(yàn)中某同學(xué)用導(dǎo)線a、b、c、d、e、f、g和h按圖1連接電路，電路中所有元器件都完好，且電壓表和電流表已調(diào)零．閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)為零，電流表的示數(shù)為0.180A，小燈泡亮，則斷路的一根導(dǎo)線為h；若反復(fù)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，小燈泡亮度發(fā)生變化，但電壓表、電流表的示數(shù)均不能調(diào)為零，則斷路的一根導(dǎo)線為c．（填字母代號(hào)）
（3）排除故障后，該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中作出該小燈泡的伏安特性曲線如圖2所示，由圖可知，該燈泡的額定功率是0.63W．
（4）若將該燈泡與一個(gè)11.5Ω的定值電阻串聯(lián)，直接接到電池組兩端，則可估算出該小燈泡的實(shí)際功率為0.27 W．

Answer 1

分析 1、根據(jù)燈泡額定電流選擇電流表，
2、根據(jù)電路圖與電路故障現(xiàn)象分析電路故障原因．根據(jù)電壓表示數(shù)變化及燈泡的亮度變化明確故障所在；
3、由P=UI求得該燈泡的額定功率；
4、將定值電阻作為內(nèi)阻將電源等效；在I-U圖象中做出等效電源的伏安特性曲線，兩圖象的交點(diǎn)為燈泡的實(shí)際工作點(diǎn)，由圖讀出電流值和電壓值則可求得功率．

解答 解：（1）燈泡額定電流I=$\frac{0.6}{3}$=0.2A，則電流表選A，
（2）若電壓表的示數(shù)為零，電流表的示數(shù)為0.180A，小燈泡亮，則斷路的導(dǎo)線為h，若反復(fù)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，小燈泡亮度發(fā)生變化，但電壓表、電流表的示數(shù)不能調(diào)為零，則斷路的導(dǎo)線為c．
（3）由小燈泡的伏安特性曲線可讀出當(dāng)U=3V時(shí)，I=0.21A
由P=UI得小燈泡的額定功率為P=3×0.21=0.63W；
（4）將11.5Ω等效到電源內(nèi)部，則總內(nèi)阻r=11.5+0.5=12Ω；在I-U圖象中做出等效電源的伏安特性，
如圖所示，與燈泡的伏安特性曲線的交點(diǎn)為燈泡的工作點(diǎn)；

由圖可知，燈泡的電壓為U₁=1.6V；電流I₁=0.16A；則總功率P_實(shí)=U₁I₁=1.6×0.16=0.27W；
故答案為：（1）A
（2）h；  c
（3）0.63
（4）0.27

點(diǎn)評(píng) 要熟記電學(xué)實(shí)驗(yàn)基本要求：伏安法測(cè)電阻時(shí)注意電流表內(nèi)外接法的選擇方法，當(dāng)待測(cè)電阻值遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻時(shí)，電流表用外接法；當(dāng)待測(cè)電阻值遠(yuǎn)大于電流表內(nèi)阻時(shí)，電流表用內(nèi)接法．在要求電流或電壓值從零調(diào)時(shí)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)用分壓式，此時(shí)應(yīng)選阻值小的變阻器．