Question

8．某实验小组要描绘一只小灯泡L（2.5V  0.3A）的伏安特性曲线．实验中除导线和开关外，还有以下器材可供选择：
电源E（3.0V，内阻约0.5Ω）
电压表V₁（0～3V，内阻约3kΩ）
电压表V₂（0～15V，内阻约15kΩ）
电流表A₁（0.6A，内阻约0.125Ω）
电流表A₂（0～3A，内阻约0.025Ω）
滑动变阻器R₁（0～5Ω）
滑动变阻器R₂（0～1750Ω）
（1）电压表应选择V₁，电流表应选择A₁，滑动变阻器应选择R₁．
（2）实验过程中要求小灯泡两端电压从零开始调节，应选择图1中哪一个电路图进行实验？A．
（3）实验过程中，电流表和电压表的一组示数如下图2所示，则此时电流表和电压表的读数分别为0.24A和1.60V．
（4）根据正确的实验电路，该小组同学测得多组电压和电流值，并在图3中画出了小灯泡L的伏安特性曲线．由图可知，随着小灯泡两端电压的增大，灯丝阻值增大，原因是灯丝温度升高．
（5）若将这个小灯泡L直接接在电动势为3V，内电阻为3Ω的直流电源两端，则小灯泡的电功率为0.54W（结果保留2位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）根据灯泡的额定电压和额定电流确定电表的量程，从减小误差角度和可操作性角度确定滑动变阻器．
（2）测量灯泡的伏安特性曲线，电流、电压需从零开始测起，则滑动变阻器采用分压式接法，根据灯泡的电阻大小确定电流表的内外接法；
（3）根据电表量程进行分析，从而确定读数；
（4）根据图象的性质分析电阻的变化，明确金属导体电阻随温度的升高而增大；
（5）在灯泡伏安特性曲线中作出电源的伏安特性曲线，两图的交点表示电源的工作点，从而求出灯泡的实际功率．

解答 解：（1）灯泡的额定电压为2.5V，额定电流是0.3A，所以电压表应选择V₁，电流表应选择A_l ．因本实验必须采用分压接法，故滑动变阻器应选择总阻值较小的R1；
（2）描绘灯泡伏安特性曲线，电压、电流要从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法，灯泡的电阻约为R=$\frac{2.5}{0.3}$≈8.3Ω，远小于电压表内阻，电流表采用外接法误差较小，因此需要选择图A所示实验电路
（3）电流表量程为0.6A，故读数为0.24A；电压表量程为3V，故读数为1.60V；
（4）I-U图象中的斜率表示电阻的倒数，由图可知，灯丝电阻随电压的增大而增大，其原因在于灯丝温度升高，电阻率变大；
（5）在灯泡伏安特性曲线中作出电源的伏安特性曲线，如图3所示，由图可知，此时灯泡电压为：U=2.2V，电流为：I=0.24V
故灯泡功率为：P=UI=2.2×0.24=0.53W．
故答案为：（1）V₁，A₁，R₁；  （2）A；    （3）0.24，1.60；（4）增大，灯丝温度升高；（5）0.54

点评 本题考查了选择实验器材、电流表接法、实验数据分析等问题，要掌握实验器材的选择原则，当电压表内阻远大于待测电阻阻值时，电流表应采用外接法．
清楚灯泡电阻随电压升高如何变化，分析清楚图示图象、应用欧姆定律即可正确解题．