Question

10．有一个小灯泡上标有“4V，2W”的字样，现要描绘这个灯泡的伏安特性图线．有下列器材供选用：
A．电压表（0～5V，内阻约为10kΩ）
B．电压表（0～10V，内阻约为20kΩ）
C．电流表（0～0.3A，内阻约为1Ω）
D．电流表（0～0.6A，内阻约为0.4Ω）
E．滑动变阻器（10Ω，2A）
F．学生电源（直流6V），还有电键、导线若干
（1）实验中所用电压表应选用A，电流表应选用D（用字母D表示）．
（2）实验时要求尽量减小实验误差，请在方框中设计满足实验要求的测量电路图．

（3）某同学根据实验得到的数据画出了该小灯泡的伏安特性曲线（如图所示），若用电动势为3V、内阻为2.5Ω的电源给该小灯泡供电，则该小灯泡的实际功率是0.80W．

Answer 1

分析 （1）仪表的选择应本着安全准确的原则；电压表要测量灯泡两端的电压，故应通过灯泡的额定电压值判断需要的电压表；由流过灯泡的电流判断需要的电流表；由题意判断需要的滑动变阻器；
（2）根据滑动变阻器分压及限流接法的不同作用，结合题意选择滑动变阻器的接法；由电流表、电压表与灯泡内阻间的大小关系确定电流表的接法．
（3）在图中作出电源的伏安特性曲线，则两图象的交点为电灯泡的工作点，则可求得灯泡的电流和电压，从而求得灯泡的实际功率．

解答 解：（1）因灯泡的额定电压为4V，为保证安全选用的电压表量程应稍大于4V，但不能大太多，量程太大则示数不准确；故只能选用0～5V的电压表，故选A；
由P=UI得，灯泡的额定电流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{2}{4}$=0.5A；故电流表应选择0～0.6A的量程，故选D；
（2）由题意要求可知，电压从零开始变化，并要多测几组数据，故只能采用滑动变阻器分压接法，灯泡的电阻约为R=$\frac{{U}^{2}}{P}=8$Ω，跟电流表内阻接近，所以用电流表外接法，原理图如图所示．
（3）当灯泡接入电动势为3V、内阻为2.5Ω的电源中时，由闭合电路欧姆定律E=U+Ir
U=3-2.5I
画出U-I图象，与该小灯泡的伏安特性曲线的交点表示该灯泡接入电路中的电压和电流，由图读出通过灯泡电流为0.4A，两端电压为2.0V，所以功率为0.8W．
故答案为：（1）A；D（2）如图所示（3）0.80

点评 本题考查实验中的仪表选择及接法的选择；应注意滑动变阻器分压及限流接法的区别及应用，同时还应明确内外接法的不同及判断．