Question

18．某實驗小組要描繪一個標有“3.8V，1W”的小燈泡L的R-U曲線，所供選擇的器材除了導線和開關外，還有以下一些器材可供選擇：
A．電壓表V（量程5V，內阻約為5kΩ）
B．直流電源E（電動勢4.5V，內阻不計）
C．電流表A₁（量程150mA，內阻約為2Ω）
D．電流表A₂（量程300mA，內阻約為1Ω）
E．滑動變阻器R₁（阻值0～10Ω）
F．滑動變阻器R₂（阻值0～200Ω）
（1）實驗中為較準確測量、方便調節(jié)，電流表應選用A₂，滑動變阻器應選用R₁；（填寫儀器符號）
（2）實驗中要求小燈泡的電壓從零逐漸增大到額定電壓，測量誤差盡可能�。�請你為該實驗小組設計電路圖，畫在如圖1的方框中

（3）據(jù)實驗數(shù)據(jù)，計算并描繪出了R-U的圖象，如圖2所示．由圖象可知，當所加電壓為3.00V時，燈泡實際消耗的電功率為0.78 W．假設燈絲電阻R與其溫度t的關系是R=k（t+273）（k為比例系數(shù)），室溫為27℃，可知該燈泡正常發(fā)光時，燈絲的溫度約為232.7℃；
（4）小燈泡的電功率P隨電壓U變化的圖象及其伏安特性曲線可能分別是圖3中的C．
A．①和③B．①和④
C．②和③D．②和④

Answer 1

分析 （1）儀表的選擇應本著安全準確的原則；由流過燈泡的電流判斷需要的電流表；根據(jù)滑動變阻器的作用可選擇合適的滑動變阻器；
（2）根據(jù)實驗原理和實驗要求可明確對應的電路圖；
（3）根據(jù)圖示圖象求出電壓對應的電阻，從而確定小燈泡消耗的實際功率；根據(jù)圖象可知當不通電時小燈泡的電阻為1.5Ω，則1.5=K（27+273），當小燈泡正常發(fā)光時，其電阻為13Ω，則13=K（t+273），聯(lián)立以上二式求出t；
（4）由功率公式可得出符合題意的圖象．

解答 解：（1）對器材的選用應以安全、實用為原則．小燈泡的額定電壓和額定電流分別為3.8V，額定電流I=$\frac{1}{3.8}$=260mA；故電流表應選擇A₂，由于是分壓接法，故滑動變阻器應選R₁，便于調節(jié)；
（2）由于小燈泡內阻較小，故電流表應用外接法，又變阻器應采用分壓式，所以電路圖如圖所示：

圖乙所示圖象可知，小燈泡在不工作時，即U=0時，燈絲電阻為R=1.5Ω；
當所加電壓為3V時，燈絲電阻為R′=11.5Ω，燈泡實際功率：P=$\frac{{U}^{2}}{R}=\frac{{3}^{2}}{11.5}$≈0.78W．
由圖可知當不通電時小燈泡的電阻約為1.5Ω，則1.5=K（27+273），當小燈泡正常發(fā)光時，其兩端電壓為3.8V，電阻為13Ω，則13=K（t+273），解得t=2327°C；
（4）根據(jù)P=UI可知I=$\frac{P}{U}$，即P-U圖象的斜率為電流I，R-U圖象的斜率的倒數(shù)為I，由乙圖可知隨電壓的增大提供導體的電流越大，故P-U圖象的斜率應隨電壓的增大而增大，故②正確；由乙圖可知隨電壓的增大導體的電阻增大，故$\frac{U}{I}$越大，故I-U圖象的斜率隨電壓的增大而減小，故③正確；故選C．
故答案為：（1）A₂；R₁（2）如圖所示；（3）0.78；232.7（4）C．

點評 本題考查了描繪小燈泡伏安特性曲線的實驗，涉及滑動變阻器、電流表的接法及電表量程的選擇和滑動變阻器的選擇，電路圖的設計，圖象信息的讀取，難度較大，綜合性較強．