Question

某實(shí)驗(yàn)小組要描繪一個(gè)標(biāo)有“3.8V，1W”的小燈珠R_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______，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用______（填寫儀器符號(hào)）；
（2）要求實(shí)驗(yàn)中小燈珠電壓從零逐漸增大到額定電壓，測(cè)量誤差盡可能小．請(qǐng)你為該實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)電路圖；
（3）據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算并描繪出了R-U的圖象，如乙圖所示．由圖象可知，當(dāng)所加電壓為3.00V時(shí)，燈珠實(shí)際消耗的電功率為_(kāi)_____W．
（4）小燈珠的電功率P隨電壓U變化的圖象及其伏安特性曲線可能分別是圖丙中的______．
A．①和③B．①和④C．②和③D．②和④

Answer 1

（1）待測(cè)小燈泡為“3.8V，1W”，故其額定電流I=

P

U

=

1

3.8

≈0.26A=260mA，故電流表只能選擇A₂；要描繪小燈珠R_L的R～U曲線，故電壓要從0開(kāi)始連續(xù)可調(diào)，故滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，而分壓接法時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值越小越便于調(diào)節(jié)，故選R₁．
（2）由于中值電阻R_中=

RARV

=

1×5000

=50

2

Ω，而小燈泡的內(nèi)阻R=

U2

P

=

3．82

1

=14.4Ω，故被測(cè)電阻為小電阻，故電流表應(yīng)該采用外接法，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，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示．
（3）當(dāng)電壓為3V時(shí)，由圖可知小燈泡的電阻為11.5Ω，故此時(shí)小燈泡消耗的實(shí)際功率P=

U2

R

=

32

11.5

≈0.78W；
（4）根據(jù)P=UI可知I=

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

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）實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示；（3）0.78；（4）C．