Question

17．某學(xué)習(xí)小組探究電學(xué)元件的伏安特性曲線．
（1）甲同學(xué)要描繪一個(gè)標(biāo)有“3.6V，1.2W”的小燈泡的伏安特性曲線，除了導(dǎo)線和開(kāi)關(guān)外，還有下列器材可供選擇：
電壓表V（量程5V，內(nèi)阻約為5kΩ）
直流電源E（電動(dòng)勢(shì)4.5V，內(nèi)阻不計(jì)）
電流表A₁（量程350mA，內(nèi)阻約為1Ω）
電流表A₂（量程150mA，內(nèi)阻約為2Ω）
滑動(dòng)變阻器R₁（阻值0～200Ω）
滑動(dòng)變阻器R₂（阻值0～10Ω）
實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選A₁，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R₂；（填寫(xiě)器材代號(hào)）以下的四個(gè)電路中應(yīng)選用A進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．

（2）根據(jù)所選電路圖，請(qǐng)?jiān)趫D1中用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，把實(shí)驗(yàn)儀器連接成完整的實(shí)驗(yàn)電路．

（3）利用實(shí)驗(yàn)得到了8組數(shù)據(jù)，在如圖2所示的I-U坐標(biāo)系中，通過(guò)描點(diǎn)連線得到了小燈泡的伏安特性曲線．將同種規(guī)格的兩個(gè)這樣的小燈泡并聯(lián)后再與R=10Ω的定值電阻串聯(lián)，接在電動(dòng)勢(shì)為8V、內(nèi)阻不計(jì)的電源上，如圖3所示．閉合開(kāi)關(guān)S后，電流表的示數(shù)為0.3A，兩個(gè)小燈泡的總功率為1.2W．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電流測(cè)量值的最大值選擇電流表，為方便實(shí)驗(yàn)操作，應(yīng)選擇最大阻值較小的滑動(dòng)變阻器．根據(jù)圖象確定電流與電壓的測(cè)量值，然后選擇實(shí)驗(yàn)電路．
（2）根據(jù)所選原理圖作出對(duì)應(yīng)的實(shí)物圖；
（3）把電源與定值電阻等效與電源，在燈泡圖象坐標(biāo)系內(nèi)作出電源的U-I圖象，由圖象求出電壓與電流，然后答題．

解答 解：（1）由圖示圖象可知，電流的最大測(cè)量值小于0.5A，故能準(zhǔn)確測(cè)量的只有A₁；故電流表選擇A₁，滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，為方便實(shí)驗(yàn)操作，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R₂．由圖示圖象可知，電流與電壓的測(cè)量值從零開(kāi)始變化，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法，實(shí)驗(yàn)應(yīng)采用圖A所示電路圖．
（2）根據(jù)所選原理圖可得出對(duì)應(yīng)的實(shí)物圖；如圖所示；

（3）由圖3所示電路圖可知，兩燈泡并聯(lián)，可以把電源與定值電阻等效為電源，
設(shè)每只電燈加上的實(shí)際電壓和實(shí)際電流分別為U和I． 在這個(gè)閉合電路中，E=U+2IR₀，
代入數(shù)據(jù)并整理得，U=8-20I，在圖a所示坐標(biāo)系中作出U=8-20I的圖象如圖所示，

由圖象可知，兩圖象交點(diǎn)坐標(biāo)值為：U=2V、I=0.3A，
此時(shí)通過(guò)電流表的電流值I_A=2I=0.6A，
每只燈泡的實(shí)際功率P=UI=2×0.3=0.6W，兩個(gè)小燈泡的總功率為1.2W；
故答案為：（1）A₁；R₂；A；（2）如圖所示；（3）0.3； 1.2．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖、連接實(shí)物電路圖、判斷燈泡功率的變化規(guī)律、求電阻消耗的功率等問(wèn)題，當(dāng)電壓與電流從零開(kāi)始變化時(shí)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法．同時(shí)注意應(yīng)用數(shù)學(xué)規(guī)律和圖象性質(zhì)求解功率和電流的方法．