Question

19．某實(shí)驗(yàn)小組預(yù)測(cè)定一只小燈泡（其額定功率為0.75w，但額定電壓已經(jīng)模糊不清）的額定電壓值，實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：
他們先用多用電表的歐姆檔測(cè)出小燈泡的電阻約為2Ω，然后根據(jù)公式算出小燈泡的額定電壓U=$\sqrt{pR}$≈1.23v．但他們認(rèn)為這樣求得的額定電壓值不準(zhǔn)確，于是他們利用實(shí)驗(yàn)室中的器材設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)電路，進(jìn)行進(jìn)一步的測(cè)量．他們選擇的實(shí)驗(yàn)器材有：
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（0～50Ω）
F．電源E（電動(dòng)勢(shì)4.0v，內(nèi)阻不計(jì)）
G．開(kāi)關(guān)s和導(dǎo)線若干
（1）測(cè)量過(guò)程中他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電壓達(dá)到1.23v時(shí)，燈泡亮度很弱，繼續(xù)緩慢地增加電壓，當(dāng)達(dá)到2.70v時(shí)，發(fā)現(xiàn)燈泡已過(guò)亮，立即斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，所有測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表：

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)表中數(shù)據(jù)，在給出的坐標(biāo)紙上作出U-I圖線，從中可得小燈泡的額定電壓應(yīng)為2.5v（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．這一結(jié)果大于實(shí)驗(yàn)前的計(jì)算結(jié)果，原因是燈泡冷態(tài)電阻小于正常工作時(shí)的電阻．
（2）從表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以知道，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)時(shí)所選擇的電路應(yīng)為C，電流表應(yīng)選A₂（填“A₁”或“A₂”），滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R₁（填“R₁”或“R₂”）．

Answer 1

分析 （1）應(yīng)用描點(diǎn)法作出圖象；根據(jù)圖示圖象與燈泡額定功率求出燈泡額定電壓；燈泡電阻受溫度影響，隨溫度升高而增大．
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c實(shí)驗(yàn)器材確定滑動(dòng)變阻器與電流表的接法，然后選擇實(shí)驗(yàn)電路；根據(jù)電路電流選擇電流表，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．

解答 解：（1）根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對(duì)應(yīng)點(diǎn)，然后作出圖象如圖所示；

由圖示圖象可知，電壓U=2.5V時(shí)，電流I=0.3A，燈泡功率P=UI=2.5×0.3A=0.75W，等于燈泡額定功率，則燈泡額定電壓為2.5V；
由于燈泡電阻受溫度影響，燈泡冷態(tài)電阻小于正常工作時(shí)的電阻，隨溫度升高而增大，因此燈泡額定電壓大于計(jì)算結(jié)果．
（2）描繪燈泡伏安特性曲線，電壓與電流應(yīng)從零開(kāi)始變化，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法，燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻約為：R=$\frac{2.5}{0.3}$≈8.33Ω，電壓表內(nèi)阻約為3kΩ，電流表內(nèi)阻約為0.6Ω，電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于燈泡電阻，電流表采用外接法，應(yīng)選擇圖C所示電路圖；由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，電流的最大測(cè)量值為310mA，電流表應(yīng)選擇A₂，為方便實(shí)驗(yàn)操作，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇R₁．
故答案為：（1）圖象如圖所示；2.5，燈泡冷態(tài)電阻小于正常工作時(shí)的電阻；（2）C，A₂，R₁

點(diǎn)評(píng) 本題考查了求額定電壓、實(shí)驗(yàn)電路的選擇、實(shí)驗(yàn)器材的選擇，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c實(shí)驗(yàn)器材確定滑動(dòng)變阻器與電流表的接法是正確選擇實(shí)驗(yàn)電路的關(guān)鍵．