Question

8．某實驗小組要描繪一只小燈泡L（2.5V  0.3A）的伏安特性曲線．實驗中除導線和開關(guān)外，還有以下器材可供選擇：
電源E（3.0V，內(nèi)阻約0.5Ω）
電壓表V₁（0～3V，內(nèi)阻約3kΩ）
電壓表V₂（0～15V，內(nèi)阻約15kΩ）
電流表A₁（0.6A，內(nèi)阻約0.125Ω）
電流表A₂（0～3A，內(nèi)阻約0.025Ω）
滑動變阻器R₁（0～5Ω）
滑動變阻器R₂（0～1750Ω）
（1）電壓表應(yīng)選擇V₁，電流表應(yīng)選擇A₁，滑動變阻器應(yīng)選擇R₁．
（2）實驗過程中要求小燈泡兩端電壓從零開始調(diào)節(jié)，應(yīng)選擇圖1中哪一個電路圖進行實驗？A．
（3）實驗過程中，電流表和電壓表的一組示數(shù)如下圖2所示，則此時電流表和電壓表的讀數(shù)分別為0.24A和1.60V．
（4）根據(jù)正確的實驗電路，該小組同學測得多組電壓和電流值，并在圖3中畫出了小燈泡L的伏安特性曲線．由圖可知，隨著小燈泡兩端電壓的增大，燈絲阻值增大，原因是燈絲溫度升高．
（5）若將這個小燈泡L直接接在電動勢為3V，內(nèi)電阻為3Ω的直流電源兩端，則小燈泡的電功率為0.54W（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡的額定電壓和額定電流確定電表的量程，從減小誤差角度和可操作性角度確定滑動變阻器．
（2）測量燈泡的伏安特性曲線，電流、電壓需從零開始測起，則滑動變阻器采用分壓式接法，根據(jù)燈泡的電阻大小確定電流表的內(nèi)外接法；
（3）根據(jù)電表量程進行分析，從而確定讀數(shù)；
（4）根據(jù)圖象的性質(zhì)分析電阻的變化，明確金屬導體電阻隨溫度的升高而增大；
（5）在燈泡伏安特性曲線中作出電源的伏安特性曲線，兩圖的交點表示電源的工作點，從而求出燈泡的實際功率．

解答 解：（1）燈泡的額定電壓為2.5V，額定電流是0.3A，所以電壓表應(yīng)選擇V₁，電流表應(yīng)選擇A_l ．因本實驗必須采用分壓接法，故滑動變阻器應(yīng)選擇總阻值較小的R1；
（2）描繪燈泡伏安特性曲線，電壓、電流要從零開始變化，滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法，燈泡的電阻約為R=$\frac{2.5}{0.3}$≈8.3Ω，遠小于電壓表內(nèi)阻，電流表采用外接法誤差較小，因此需要選擇圖A所示實驗電路
（3）電流表量程為0.6A，故讀數(shù)為0.24A；電壓表量程為3V，故讀數(shù)為1.60V；
（4）I-U圖象中的斜率表示電阻的倒數(shù)，由圖可知，燈絲電阻隨電壓的增大而增大，其原因在于燈絲溫度升高，電阻率變大；
（5）在燈泡伏安特性曲線中作出電源的伏安特性曲線，如圖3所示，由圖可知，此時燈泡電壓為：U=2.2V，電流為：I=0.24V
故燈泡功率為：P=UI=2.2×0.24=0.53W．
故答案為：（1）V₁，A₁，R₁；  （2）A；    （3）0.24，1.60；（4）增大，燈絲溫度升高；（5）0.54

點評 本題考查了選擇實驗器材、電流表接法、實驗數(shù)據(jù)分析等問題，要掌握實驗器材的選擇原則，當電壓表內(nèi)阻遠大于待測電阻阻值時，電流表應(yīng)采用外接法．
清楚燈泡電阻隨電壓升高如何變化，分析清楚圖示圖象、應(yīng)用歐姆定律即可正確解題．