Question

15．为了测量一个“12V 5W”的小灯泡在不同电压下的功率，给定了以下器材：
电源：电动势12V，内阻不计；
电流表：0～0.6A（内阻约为0.5Ω），0～3A，（内阻约为0.1Ω）；
电压表：0～3V（内阻约为3kΩ），0～15V（内阻约为15kΩ）；
滑动变阻器；0～20Ω，允许通过的最大电流为1A；
开关一个，导线若干．
（1）实验时要求加在灯泡两端的电压可从0V调到12V，请在图甲所示的电路中笔画线替代导线，完成实验电路；
（2）某位同学测得小灯泡伏安特性曲线如图所示．在某次测量时，电流表指针位置如图丙所示，则其示读数为0.40A，此时小灯泡的实际功率为2.4W；
（3）若还想根据小灯泡伏安特性曲线求出图乙中P状态时小灯泡的电阻，甲同学认为应该用L₁直线斜率求灯泡电阻；乙同学认为应该用L₂直线斜率求灯泡电阻．乙同学的说法正确．

Answer 1

分析 （1）关键是明确要求电压从零调时，变阻器应采用分压式接法，待测电阻满足$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}＞\frac{{R}_{x}^{\;}}{{R}_{A}^{\;}}$时，电流表应用外接法；
（2）关键是电流表的估读方法：若电表每小格读数出现“2”则应是$\frac{1}{2}$估读，即应估读到每小格读数的$\frac{1}{2}$即可；
（3）通过R=$\frac{U}{I}$可知，电阻应等于U-I图象中图线上的点与原点连线的斜率而表示切线的斜率．

解答 解：（1）由于实验要求电压从零调，所以变阻器应采用分压式接法；
由于小灯泡电阻较小满足$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}＞\frac{{R}_{x}^{\;}}{{R}_{A}^{\;}}$，电流表应用外接法，实验电路如图所示：

（2）：电流表每小格读数为0.02A，应进行$\frac{1}{2}$估读，所以读数为：I=0.40A；
从U-I图象中可读出I=0.40A时对应的电压U=6.0V，所以小灯泡功率为：P=UI=6×0.40=2.4W；
（3）：根据R=$\frac{U}{I}$可知，电阻R等于U-I图象中图线上的点与原点连线的斜率而不是切线的斜率，所以乙同学正确．
故答案为：（1）如图
（2）0.40，2.4
（3）乙

点评 本题应明确：①当实验要求电流从零调或变阻器的全电阻远小于待测电阻时，变阻器应采用分压式接法；②当待测电阻满足$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}＞\frac{{R}_{x}^{\;}}{{R}_{A}^{\;}}$时，电流表应用外接法，满足$\frac{{\;R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}＜\frac{{R}_{x}^{\;}}{{R}_{A}^{\;}}$时，电流表应用内接法；③注意电表估读的方法：若每小格读数中出现“1”、“2”、“5”时，则应是“$\frac{1}{10}$”、“$\frac{1}{2}$”、“$\frac{1}{5}$”估读；③注意图象斜率的含义，U-I图象中，根据R=$\frac{U}{I}$可知，电阻R应等于图线上的点与原点连线的斜率，而速度时间图象即v-t图象中，由于a=$\frac{△v}{△t}$，可知加速度a应等于切线的斜率．