Question

19．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，使用的小灯泡标有“10V 5W”的字样，其他可供选择的器材有：A．电压表V₁（量程15V，内阻80kΩ）　　　　　　　
B．电压表V₂（量程6V，内阻20kΩ）
C．电流表A₁（量程3A，内阻0.2Ω）　　　　　　　　
D．电流表A₂（量程0.6A，内阻约1Ω）
E．滑动变阻器R₁（0～1000Ω，0.5A）　　　　　
F．滑动变阻器R₂（0～20Ω，2A）
G．学生电源E（8～12V）　　　　　　　　　　　　　　　 　　
H．开关S及导线若干
某同学通过实验测得小灯泡两端的电压U和通过它的电流I，绘成U-I关系曲线如图甲所示．
（1）实验中电压表应选用A，电流表应选用D，滑动变阻器应选用F；（均填写器材对应的字母序号）
（2）在虚线框乙中画出实验所用的电路图；
（3）现把实验中使用的小灯泡接到如丙图所示的电路中，其中电源电动势E=10V，内阻r=2Ω，定值电阻R=38Ω，此时灯泡的实际功率为0.38W．（结果保留两位有效数字）

Answer 1

分析 （1）明确灯泡的额定值，从而根据安全和准确性原则确定电表和滑动变阻器；
（2）明确实验原理和实验要求，确定滑动变阻器以及电流表的接法，从而确定电路；
（3）根据灯泡的伏安特性曲线进行分析，作出等效电源的伏安特性曲线，两图的交点即为灯泡的工作点，从而由P=UI求解实际功率．

解答 解：（1）因灯泡的额定电压为10V，故电压表应选择15V的量程A；由P=UI可知，灯泡额定电流为：I=$\frac{P}{U}$=$\frac{5}{10}$=0.5A，故电流表应选择D；
由于采用滑动变阻器分压接法，因此滑动变阻器应选择总电阻较小的F；
（2）由于本实验中电压由零开始调节，故应采用滑动变阻器分压接法，同时因灯泡内阻较小，故应采用电流表外接法，原理图如图所示；
（3）电压电动势为10V，将定值电阻等效为电源内阻，则等效内阻为40Ω，在对应的灯泡伏安特性曲线中作出等效电源的伏安特性曲线，两图的交点为灯泡的工作点，则可知，电流I=0.19A，电压U=2.0V，则功率P=UI=2.0×0.19=0.38W；
故答案为：（1）A，D，F；（2）如图所示；（3）0.38．

点评 本题考查描绘灯泡伏安特性曲线的实验，要注意明确实验原理，知道实验电路，同时注意明确灯泡的伏安特性曲线的性质，明确其电阻随温度的升高而变化，故在求解实际功率时要应用图象求解．