题目内容

5．一个小灯泡的额定电压为2.0V，额定电流约为0.5A，选用下列实验器材进行实验，并利用实验数据描绘小灯泡的伏安特性曲线．
A．电源E：电动势为3.0V，内阻不计
B．电压表V1：量程为0～3V，内阻约为1kΩ
C．电压表V2：量程为0～15V，内阻约为4kΩ
D．电流表A1：量程为0～3A，内阻约为0.1Ω
E．电流表A2：量程为0～0.6A，内阻约为0.6Ω
F．滑动变阻器R1：最大阻值为10Ω，额定电流为1.0A
G．滑动变阻器R2：最大阻值为150Ω，额定电流为1.0A
H．开关S，导线若干

（1）实验中使用的电压表应选用B；电流表应选用E；滑动变阻器应选用F（请填写选项前对应的字母）．
（2）实验中某同学连接实验电路如图1所示，请不要改动已连接的导线，在下面的实物连接图中把还需要连接的导线补上．
（3）根据实验中测得的电压表和电流表数据，已在图2坐标纸上做出小灯泡的U-I图线．请简述该图线不是直线的主要原因：灯泡电阻随温度的升高而增大．
（4）若将实验中的小灯泡接在电动势为1.5V、内阻为1.5Ω的电源两端，则小灯泡的实际功率约为0.36W（保留两位有效数字）．

分析 （1）根据灯泡额定电压选择电压表，根据灯泡正常发光时的电流选择电流表，在保证安全的前提下，为方便实验操作，应选择最大阻值较小的滑动变阻器．
（2）电压与电流从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，根据灯泡电阻与电表内阻关系确定电流表接法，然后连接实物电路图；闭合开关前，分压电路分得的电压应为零．
（3）根据表中实验数据在坐标系中描出对应的点，然后作出U-I图象．
（4）在同一坐标系中作出电池的U-I图象，两图象的交点坐标值是灯泡的电压与电流值，由P=UI求出灯泡的实际功率．

解答 解：（1）灯泡额定电压是2V，则电压表选B；灯泡额定电流为0.5A，则电流表选E；为方便实验操作，滑动变阻器应选F．
（2）灯泡正常发光时电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2}{0.5}$=4Ω，$\frac{R}{{R}_{A}}$=$\frac{4Ω}{0.6Ω}$≈6.67，$\frac{{R}_{V}}{R}$=$\frac{1000Ω}{4Ω}$=250，$\frac{{R}_{V}}{R}$$＞\frac{R}{{R}_{A}}$，则电流表采用外接法，
由表中实验数据可知，电压与电流从零开始变化，则滑动变阻器应采用分压接法，电路图如图所示；闭合开关前，滑片应置于左端．
（3）因灯泡电阻随温度的升高而增大，故图象的斜率越来越大，所以图象发生了弯曲；
（4）电源的电动势为1.5V，电流与路端电压的关系式为：U=E-Ir=1.5-r
在上图中作出电流与路端电压的图线，如图所示；交点坐标即为小灯泡的实际电压和电流，
故功率为：P=UI=0.95×0.38=0.36W．
故答案为：（1）B、E、F；（2）电路图如图所示；左；（3）灯泡电阻随温度的升高而增大；（4）0.36．

点评 本题关键要先画出小灯泡的伏安特性曲线和电源的路端电压与电流关系图线，根据交点得到电源的实际输出电压，再计算电功率．

练习册系列答案
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15．如图所示为A、B两车从同一地点开始向同一方向运动的V-t图象．求：
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16．下列说法中正确的是（　　）
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C．垂直放入磁场中一段通电导线的受力方向就是该处的磁感应强度的方向
D．磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导体受力的大小和方向无关
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B．在北京的人线速度大，在宁波的人角速度大
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