题目内容

11．当小灯泡发光时，其灯丝的电阻会随着发光亮度的变化而变化．某同学为研究这一现象，按照自己设计的实验电路测量出小灯泡的电流I和电压U，得到如下表所示的数据．
I/A0.000.120.220.290.340.380.420.450.470.490.50
U/V0.000.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00
（1）请你根据上表数据的特点，在答题卡的虚线框中画出实验电路图．可用的器材有：电源（电动势为3 V）；小灯泡；电压表（量程3 V，内阻约3 kΩ）；电流表（量程0.6 A，内阻约0.2Ω）；滑动变阻器（变化范围0-10Ω）；开关和导线若干．
（2）①在答题卡的坐标纸上画出小灯泡的U-I曲线（图上已描出部分点）；
②由图可知：灯丝的电阻随灯泡发光亮度增加而变大（填“变大”或“变小”）．
（3）如果将上述实验中使用的小灯泡接在电动势为1.5 V，内阻为2.0Ω的电源两端，利用上面的U-I曲线可求出小灯泡的实际功率是0.28W，电源效率为53%（保留2位有效数字）．

分析 （1）明确实验原理，从而确定滑动变阻器和电流表的接法，从而确定电路图；
（2）根据描点法可得出对应的图象，根据图象的斜率可表示电阻的变化；同时在图中作出电源的伏安特性曲线，两图的交点表示灯泡的工作点，则可求得功率和电源的效率．

解答 解：（1）由题意可知，测量数据由零开始变化，故本实验应采用滑动变阻器分压接法，同时小灯泡内阻较小，故电流表采用外接法；电路图如答图1所示；
（2）①根据描点法可得出对应的伏安特性曲线，如答图2所示；
②U-I图象中图象的斜率表示电阻的大小，由图可知，斜率增大，故说明灯泡内阻变大；
③在图2中作出电源的伏安特性曲线，两图的交点表示灯泡的工作点，由图可知，电压U=0.8V，电流I=0.35A，则功率为：
P=UI=0.35×0.8=0.28W；
电源的效率为：
η=$\frac{UI}{EI}$×100%=$\frac{0.8}{1.5}$×100%=53%；
故答案为：（1）如答图1所示；（2）①如答图2所示；②变大；③0.28；53%．

点评 本题考查灯泡伏安特性曲线的描绘实验，要注意明确实验原理，知道实验中应采用滑动变阻器分压接法和电流表外接法，同时注意灯泡电阻随温度的变化而变化，故不能利用欧姆定律求解电阻，应充分利用图象进行分析．

练习册系列答案
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D．极板上的电荷量变大，极板间的电场强度不变
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