题目内容

9．物理兴趣小组的同学们从实验室中找到一只小灯泡，其标称功率值为0.75W，额定电压值已模糊不清．他们想测定其额定电压值，于是先用欧姆表直接测出该灯泡的电阻约为2Ω，然后根据公式计算出该灯泡的额定电压U=$\sqrt{PR}$=$\sqrt{0.75×2}$ V=1.22V．他们怀疑所得电压值不准确，于是，再利用下面可供选择的实验器材设计一个电路，测量通过灯泡的电流和它两端的电压并根据测量数据来绘制灯泡的U-I图线，进而分析灯泡的额定电压．
A．电压表V（量程3V，内阻约3kΩ）
B．电流表A1（量程150mA，内阻约2Ω）
C．电流表A2（量程500mA，内阻约0.6Ω）
D．滑动变阻器R1（0～20Ω）
E．滑动变阻器R2（0～100Ω）
F．电源E（电动势4.0V，内阻不计）
G．开关S和导线若干
H．待测灯泡L（额定功率0.75W，额定电压未知）
（1）在如图1所给的虚线框中画出他们进行实验的电路原理图，指出上述器材中，电流表选择A2（填“A1”或“A2”）；滑动变阻器选择R1（填“R1”或“R2”）．
（2）在实验过程中，该同学将灯泡两端的电压由零缓慢地增加，当电压达到1.23V时，发现灯泡亮度很暗，当达到2.70V时，发现灯泡已过亮，便立即断开开关，并将所测数据记录在下边表格中．
次数1234567
U/V0.200.601.001.401.802.202.70
I/mA80155195227255279310
请你根据表中实验数据在如图2中作出灯泡的U-I图线．
（3）由图象得出该灯泡的额定电压应为2.5V；这一结果大于1.23V，其原因是灯泡电阻随温度升高而变大．

分析 关键是根据P=${I}_{\;}^{2}R$，估算出小灯泡的额定电流，从而选出电流表的量程，根据U-I图象可知滑动变阻器应用分压式接法；根据小灯泡电阻值远小于电压表内阻，可知电流表应用外接法．
根据描点法可得出对应的伏安特性曲线；不意用平滑的曲线进地拟合；
根据伏安特性曲线的性质可明确灯泡额定电压与欧姆定律求得的电压间的关系．

解答 解：（1）由P=${I}_{\;}^{2}R$可得，I=$\sqrt{\frac{P}{R}}$=0.61A，所以应选电流表${A}_{2}^{\;}$；由U-I图象可知电流从零调，所以滑动变阻器应用分压式接法，应选阻值小的变阻器${R}_{1}^{\;}$；
（2）根据表中数据采用描点法可得出对应的U-I图象；
（3）根据U-I图象读出U=2.5V，I=300mA时，P=UI=0.75W，所以该灯泡额定电压为U=2.5V，这一结果大于开始时的计算结果，说明灯泡的电阻随温度的升高而增大（或灯泡的冷态电阻小于正常工作是的电阻）．
故答案为：（1）${A}_{2}^{\;}$，${R}_{1}^{\;}$，（2）如图所示；（3）2.5；灯泡的电阻随温度的升高而增大

点评 本题考查测量伏安特性曲线的性质；要求能熟记电流表内接法与外接法的选择方法，以及滑动变阻器分压式接法的条件即选择原则；并能明确伏安特性曲线的应用．

练习册系列答案
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