Question

9．物理興趣小組的同學(xué)們從實(shí)驗(yàn)室中找到一只小燈泡，其標(biāo)稱功率值為0.75W，額定電壓值已模糊不清．他們想測(cè)定其額定電壓值，于是先用歐姆表直接測(cè)出該燈泡的電阻約為2Ω，然后根據(jù)公式計(jì)算出該燈泡的額定電壓U=$\sqrt{PR}$=$\sqrt{0.75×2}$ V=1.22V．他們懷疑所得電壓值不準(zhǔn)確，于是，再利用下面可供選擇的實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)一個(gè)電路，測(cè)量通過燈泡的電流和它兩端的電壓并根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)來繪制燈泡的U-I圖線，進(jìn)而分析燈泡的額定電壓．
A．電壓表V（量程3V，內(nèi)阻約3kΩ）
B．電流表A₁（量程150mA，內(nèi)阻約2Ω）
C．電流表A₂（量程500mA，內(nèi)阻約0.6Ω）
D．滑動(dòng)變阻器R₁（0～20Ω）
E．滑動(dòng)變阻器R₂（0～100Ω）
F．電源E（電動(dòng)勢(shì)4.0V，內(nèi)阻不計(jì)）
G．開關(guān)S和導(dǎo)線若干
H．待測(cè)燈泡L（額定功率0.75W，額定電壓未知）
（1）在如圖1所給的虛線框中畫出他們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的電路原理圖，指出上述器材中，電流表選擇A₂（填“A₁”或“A₂”）；滑動(dòng)變阻器選擇R₁（填“R₁”或“R₂”）．
（2）在實(shí)驗(yàn)過程中，該同學(xué)將燈泡兩端的電壓由零緩慢地增加，當(dāng)電壓達(dá)到1.23V時(shí)，發(fā)現(xiàn)燈泡亮度很暗，當(dāng)達(dá)到2.70V時(shí)，發(fā)現(xiàn)燈泡已過亮，便立即斷開開關(guān)，并將所測(cè)數(shù)據(jù)記錄在下邊表格中．

次數(shù)	1	2	3	4	5	6	7
U/V	0.20	0.60	1.00	1.40	1.80	2.20	2.70
I/mA	80	155	195	227	255	279	310

請(qǐng)你根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在如圖2中作出燈泡的U-I圖線．
（3）由圖象得出該燈泡的額定電壓應(yīng)為2.5V；這一結(jié)果大于1.23V，其原因是燈泡電阻隨溫度升高而變大．

Answer 1

分析 關(guān)鍵是根據(jù)P=${I}_{\;}^{2}R$，估算出小燈泡的額定電流，從而選出電流表的量程，根據(jù)U-I圖象可知滑動(dòng)變阻器應(yīng)用分壓式接法；根據(jù)小燈泡電阻值遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻，可知電流表應(yīng)用外接法．
根據(jù)描點(diǎn)法可得出對(duì)應(yīng)的伏安特性曲線；不意用平滑的曲線進(jìn)地?cái)M合；
根據(jù)伏安特性曲線的性質(zhì)可明確燈泡額定電壓與歐姆定律求得的電壓間的關(guān)系．

解答 解：（1）由P=${I}_{\;}^{2}R$可得，I=$\sqrt{\frac{P}{R}}$=0.61A，所以應(yīng)選電流表${A}_{2}^{\;}$；由U-I圖象可知電流從零調(diào)，所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)用分壓式接法，應(yīng)選阻值小的變阻器${R}_{1}^{\;}$；
（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)采用描點(diǎn)法可得出對(duì)應(yīng)的U-I圖象；
（3）根據(jù)U-I圖象讀出U=2.5V，I=300mA時(shí)，P=UI=0.75W，所以該燈泡額定電壓為U=2.5V，這一結(jié)果大于開始時(shí)的計(jì)算結(jié)果，說明燈泡的電阻隨溫度的升高而增大（或燈泡的冷態(tài)電阻小于正常工作是的電阻）．
故答案為：（1）${A}_{2}^{\;}$，${R}_{1}^{\;}$，（2）如圖所示；（3）2.5；燈泡的電阻隨溫度的升高而增大

點(diǎn)評(píng) 本題考查測(cè)量伏安特性曲線的性質(zhì)；要求能熟記電流表內(nèi)接法與外接法的選擇方法，以及滑動(dòng)變阻器分壓式接法的條件即選擇原則；并能明確伏安特性曲線的應(yīng)用．