题目内容

19．在描绘小灯泡的伏安特性曲线实验中，小灯泡标有“2.5V 0.6W”字样，除了导线和开关外，下列器材可供选择：
电压表V1（量程6V，内阻约为6kΩ）
电压表V2（量程3V，内阻约为3kΩ）
电流表A1（量程300mA，内阻约为1Ω）
电流表A2（量程150mA，内阻约为2Ω）
滑动变阻器R1（最大阻值200Ω）
滑动变阻器R2（最大阻值10Ω）
直流电源E0（电动势4.5V，r0=0.8Ω）

（1）实验中电压表应选V2，电流表应选A1，滑动变阻器应选R2．（填写器材代号）
（2）以下四个电路图应选用A进行实验．

（3）利用上述电路分别描绘了三个电学元件的伏安特性曲线，如图甲所示，则三个元件中属于线性元件的是1（填写曲线代号）．利用图乙电路给三个元件分别供电，并测出元件1和2供电时的电流和电压值，分别标在图甲中A点和B点．已知R0=8.8Ω，则该电源的电动势E=3.0V，内阻r=1.2Ω．该I/A电源给元件3供电时，元件3消耗的电功率P=0.20W．（以上结果要求保留两位有效数字）

分析 （1）根据灯泡额定电压选择电压表，格局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）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．
（3）将电阻R0等效到电源的内部，连接A、B两点并交于横轴和纵轴，该图线为电源外电压与电流的关系图线，通过图线求出电源的电动势和内阻，图线与元件3的I-U图线的交点表示此时的电流和电压，根据元件3工作时的电压和电流，从而求出元件3的电功率．

解答 解：（1）灯泡额定电压是2.5V，则电压表选V2；灯泡的额定电流I=$\frac{0.6}{2.5}$=0.24A=240mA，则电流表应选：A1；为方便实验操作，滑动变阻器应选R2．
（2）描绘灯泡伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器采用分压式接法；
灯泡的电阻R=$\frac{2.5}{0.24}$≈10.4Ω，电流表内阻约为1Ω，电压表内阻约为3kΩ，电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，因此应选择图A所示实验电路．
（3）由图甲所示图象可知，图线1是直线，则元件1是线性元件；

将电源与电阻R0等效为电源，连接A、B两点并交于横轴和纵轴，得到电源的I-U图象如图所示，
由图象可知，图象与横轴交点坐标值是3，则电源电动势E=3.0V，
图象斜率的绝对值k=$\frac{3}{0.3}$=10，
电源内阻r=k-R0=10-8.8=1.2Ω．
由图象可知，元件3的电流和电压分别为：0.2A，1.0V，元件3的功率：P=UI=1×0.2=0.20W．
故答案为：（1）V2；A1；R2；（2）A；（3）1；3.0；1.2；0.20．

点评 本题考查了实验器材的选择、实验电路设计、求电源电动势与内阻、求元件功率等问题，当电压与电流从零开始变化时，滑动变阻器应采用分压接法，要掌握电流表内外接法的判断方法．

练习册系列答案
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