Question

15．有一个小灯泡上标有“4.8V，2W”的字样，现在要描绘它的伏安特性曲线．有下列器材可供选用：
A．电压表V₁（0～3V，内阻3kΩ）    
B．电压表V₂（0～15V，内阻15kΩ）
C．电流表A（0～0.6A．内阻约1Ω）   
D．定值电阻R₁=3kΩ 
E．定值电阻R₂=15kΩ             
F．滑动变阻器R（l0Ω，2A）
G．学生电源（直流6V，内阻不计）  
H．开关、导线若干
①为了使测量结果更加准确，实验中所用电压表应选用A．定值电阻选D（均用序号字母填写）；
②为尽量减小实验误差，并要求从零开始多取几组数据，请在方框内画出满足要求的电路图；

③若电压表、电流表的示数分别为2.0V、0.4A，则灯泡的功率等于1.6．
④根据实验测出灯泡的电压、电流，再计算出不同电压下的功率，做出P-U²图象，下面的四个图象中可能正确的是C．

Answer 1

分析 ①电压表V内阻为3kΩ，扩大量程时所串联电阻越大，则所扩大的量程也越大，因此选择电阻C与该电压表串联即可，这样即将电表表扩大为6V；
②描绘小灯泡的伏安特性曲线，由于需要多测数据，且电压要求从零条件，因此滑动变阻器采用分压接法，由于灯泡电阻较小，因此安培表外接，由此可画出实验原理图．
③根据串并联电路规律和欧姆定律求解；
④明确灯泡电阻随温度的变化关系，再根据功率公式进行分析即可求解．

解答 解：①电压表在扩大量程时需要串联电阻，串联电阻越大，则所扩大的量程也越大，
该题中电压表量程大于灯泡的额定电压4.8V即可，因此选择电阻D与该电压表串联即可，这样即将电表表扩大为6V；
②描绘小灯泡的伏安特性曲线，由于需要多测数据，且电压要求从零条件，因此滑动变阻器采用分压接法，由于灯泡电阻较小，因此安培表外接，由此可画出实验原理图如下所示：

③由于电压表内阻3kΩ，定值电阻R₁=3kΩ，
根据串联电路特点得小灯泡两端电压U与电压表读数U_V的定量关系是U=2U_V．故灯泡两端电压为4V； 因电压表内阻过大，故流过灯泡的电流可认为0.4A，故功率P=UI=4×0.4=1.6W；
④由功率公式可得：P=$\frac{{U}^{2}}{R}$；若R为定值的话，则P与U²应为一次方程；但因为灯泡电阻随温度的变化而变化，故功率随温度不再是线性关系，而是随着电压的增大，而使功率减小，故P与U²图象应为C；
故答案为：①A；D；
②如图所示；
③1.6；
④C．

点评 本题考查测量灯泡的伏安特性曲线实验，要注意本实验变化多样，是高考必考内容，解答的前提是明确实验原理、正确进行仪器选择、掌握安培表内外接法和滑动变阻器的分压、限流接法等．