Question

18．某實(shí)驗(yàn)小組要描繪一個(gè)標(biāo)有“3.8V，1W”的小燈泡L的R-U曲線，所供選擇的器材除了導(dǎo)線和開(kāi)關(guān)外，還有以下一些器材可供選擇：
A．電壓表V（量程5V，內(nèi)阻約為5kΩ）
B．直流電源E（電動(dòng)勢(shì)4.5V，內(nèi)阻不計(jì)）
C．電流表A₁（量程150mA，內(nèi)阻約為2Ω）
D．電流表A₂（量程300mA，內(nèi)阻約為1Ω）
E．滑動(dòng)變阻器R₁（阻值0～10Ω）
F．滑動(dòng)變阻器R₂（阻值0～200Ω）
（1）實(shí)驗(yàn)中為較準(zhǔn)確測(cè)量、方便調(diào)節(jié)，電流表應(yīng)選用A₂，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用R₁；（填寫儀器符號(hào)）
（2）實(shí)驗(yàn)中要求小燈泡的電壓從零逐漸增大到額定電壓，測(cè)量誤差盡可能�。�請(qǐng)你為該實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)電路圖，畫在如圖1的方框中

（3）據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算并描繪出了R-U的圖象，如圖2所示．由圖象可知，當(dāng)所加電壓為3.00V時(shí)，燈泡實(shí)際消耗的電功率為0.78 W．假設(shè)燈絲電阻R與其溫度t的關(guān)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(shí)，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(yīng)本著安全準(zhǔn)確的原則；由流過(guò)燈泡的電流判斷需要的電流表；根據(jù)滑動(dòng)變阻器的作用可選擇合適的滑動(dòng)變阻器；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)要求可明確對(duì)應(yīng)的電路圖；
（3）根據(jù)圖示圖象求出電壓對(duì)應(yīng)的電阻，從而確定小燈泡消耗的實(shí)際功率；根據(jù)圖象可知當(dāng)不通電時(shí)小燈泡的電阻為1.5Ω，則1.5=K（27+273），當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，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(duì)器材的選用應(yīng)以安全、實(shí)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(yīng)選擇A₂，由于是分壓接法，故滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R₁，便于調(diào)節(jié)；
（2）由于小燈泡內(nèi)阻較小，故電流表應(yīng)用外接法，又變阻器應(yīng)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(shí)，即U=0時(shí)，燈絲電阻為R=1.5Ω；
當(dāng)所加電壓為3V時(shí)，燈絲電阻為R′=11.5Ω，燈泡實(shí)際功率：P=$\frac{{U}^{2}}{R}=\frac{{3}^{2}}{11.5}$≈0.78W．
由圖可知當(dāng)不通電時(shí)小燈泡的電阻約為1.5Ω，則1.5=K（27+273），當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，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(dǎo)體的電流越大，故P-U圖象的斜率應(yīng)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(dǎo)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(diǎn)評(píng) 本題考查了描繪小燈泡伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)，涉及滑動(dòng)變阻器、電流表的接法及電表量程的選擇和滑動(dòng)變阻器的選擇，電路圖的設(shè)計(jì)，圖象信息的讀取，難度較大，綜合性較強(qiáng)．