Question

2．在“描述小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，需测量出标有“4V   1.5W”的灯泡两端的电压和通过灯泡的电流，现有如下器材：

直流电源（电动势3.0V，内阻不计）
电流表A₁（量程3A，内阻约0.1Ω）
电流表A₂（量程600mA，内阻约5Ω）
电压表V₁（量程3V，内阻约3kΩ）
电压表V₂（量程15V，内阻约200kΩ）
滑动变阻器R₁（阻值0～10Ω，额定电流1A）
滑动变阻器R₂（阻值0～1kΩ，额定电流300mA）
（1）在该实验中，电流表应选择A₂（填“A₁”或“A₂”），电压表应选择V₁（填“V₁”或“V₂”），滑动变阻器应选择R₁（填“R₁”或“R₂”）．
（2）某同学用导线把各器材连接成如图甲所示的电路，请在方框中完成实验的电路图．  
（3）图丙是学习小组在实验中根据测出的数据在方格纸上作出该小灯泡的伏安特性曲线，若将该灯泡与一个6.0Ω的定值电阻串联后，直接接在题中提供的电源两端，请估算该小灯泡的实际功率P=0.36W（保留两位有效数字）（若需作图可直接画在丙图中）．

Answer 1

分析 （1）根据灯泡额定电流选择电流表，根据灯泡额定功率选择电压表，在保证安全的前提下，为方便实验操作，应选最大阻值较小的滑动变阻器．
（2）根据图甲所示实物电路图，分析清楚电路结构，然后根据各电路元件的连接方式作出电路图．
（3）电源与定值电阻整体组成一个等效电源，在图象中作出电源的I-U图象，由图象找出电路电流与灯泡电压，然后由P=UI求出灯泡功率．

解答 解：（1）灯泡额定电流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1.5}{4}$=0.375A，电流表选A₂（量程600mA，内阻约5Ω），
灯泡额定电压为4V，如果选择15V量程则误差太大，故电压表只能选V₁（量程3V，内阻约3kΩ），
为保证电路安全，方便实验操作，滑动变阻器应选：R₁（阻值0～10Ω，额定电流1A）．
（2）由实物电路图可知，滑动变阻器采用分压接法，电流表采用外接法，
根据实物电路图作出电路图，如图乙所示．
（3）电动势为3V的电源与6.0Ω的定值电阻串联组成等效电源，在灯泡伏安特性曲线中作出电源的U-I图象，如图丙所示
两图象的交点坐标值为：U=1.2V，I=0.3A，
灯泡功率为：P=UI=1.2V×0.3A≈0.36W．
故答案为：（1）A₂，V₁，R₁；（2）电路图如图所示；（3）0.36

点评 本题考查伏安法测电阻的实验，要注意明确实验原理，明确实验电路图；同时知道灯泡的电阻随温度的变化而变化，从而明确对应的伏安特性曲线不能为直线；注意掌握根据图象分析数据的方法．