Question

4．用伏安法测量额定电压是3V小灯泡的电阻，并作出小灯泡的U-I图线．现有下列器材供选用：
A．电压表（0～3V，内阻10kΩ）        B．电压表（0～15V，内阻20kΩ）
C．电流表（0～0.6A，内阻1Ω）         D．电流表（0～3A，内阻0.4Ω）
E．滑动变阻器，0～10Ω               F．滑动变阻器，0～100Ω
G．学生电源（直流6V），还有开关、导线

（1）为使实验误差尽量减小，要求从零开始多取几组数据，实验中所用电压表应选A，电流表应选用C，滑动变阻器应选用E （用序号字母表示）．
（2）请在电路实验物图1中按实验要求补充连线．
（3）实验中测得数据如下

电流/A	0.10	0.15	0.20	0.30	0.40	0.50
电压/V	0.10	0.20	0.40	1.00	1.80	3.00

请利用表中数据作出小灯泡的U-I图象．
（4）根据小灯泡的U-I图象求出小灯泡两端电压为1.5V时小灯泡的电阻值为4.1欧（结果保留两位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）根据灯泡额定电压选择电压表，根据灯泡额定电流选择电流表，为方便实验操作应选最大阻值较小的滑动变阻器；
（2）根据实验原理与灯泡电阻与电表内阻的关系确定电流表的接法，然后作出实验电路图，最后根据电路图连接实物电路图；
（3）采用描点法作图即可；
（4）先从U-I图象得到电压为1.5V时的电流，然后根据欧姆定律列式求解小灯泡的电阻值．

解答 解：（1）灯泡额定电压为3V，电压表应选A；
从表格数据看出灯泡最大电流为0.5A，电流表应选C；
为方便实验操作，滑动变阻器应选小电阻，故选择E；
（2）描绘灯泡伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应选择分压接法，灯泡电阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{0.5A}$=6Ω，电压表内阻约为10kΩ，电流表内阻约为1Ω，电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，实验电路图如图所示：

根据电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示：

（3）利用表中数据作出小灯泡的U-I图象，如图所示：

（4）小灯泡两端电压为1.5V时，电流约为0.37A；

根据欧姆定律，电阻为：
R=$\frac{U}{I}=\frac{1.5V}{0.37A}$≈4.1Ω
故答案为：
（1）A，C，E；
（2）如图所示；
（3）如图所示；
（4）4.1．

点评 本题考查了实验器材的选择、设计实验电路图、连接实物电路图，根据题意确定滑动变阻器与电流表的接法是正确解题的关键．