Question

10．为探究小灯泡的电功率P和电压U的关系，小明测量小灯泡的电压U和电流I，利用P=UI得到电功率．实验所使用的小灯泡规格为“3.0V  1.8W”，电源为12V的电池，滑动变阻器的最大阻值为10Ω．

（1）准备使用的实物电路如图甲所示．请将滑动变阻器接入电路的正确位置．（用笔画线代替导线）
（2）现有10Ω、20Ω和50Ω的定值电阻，电路中的电阻R₁应选10Ω的定值电阻．
（3）测量结束后，应先断开开关，拆除电池两端的导线，再拆除其他导线，最后整理好器材．
（4）小明处理数据后将P、U²描点在坐标纸上，并作出了一条直线，如图乙所示．请指出图象中两处不恰当的做法．图线不应画为直线；横坐标的标度选择不合适．

Answer 1

分析 测定小灯泡电功率实验要求电流从零调，所以滑动变阻器应用分压式接法，据此连接实物电路图．
做电学实验为保护电流表，需要串联一个保护电阻，保护电阻的值应根据欧姆定律算出；画图象时若各点不在一条直线上时，应用平滑的曲线连接．

解答 解：（1）测定小灯泡电功率实验要求电流从零调，所以滑动变阻器应用分压式接法，实物电路图如图所示：
（2）当变阻器的输出电压最大时，通过小灯泡的电流为额定电流为：I_变=$\frac{1.8}{3}$A=0.6A，
根据欧姆定律通过变阻器的电流为：I=0.3A，
所以通过电源的电流为：I′=I+I_变=0.6+0.3=0.9A，
根据闭合电路欧姆定律，应有：E=U+I′（r+R₀），
解得：R₀+r=$\frac{12-3}{0.9}$=10Ω，所以保护电阻应选10Ω的定值电阻；
（3）根据安全性原则，测量结束后，应先断开开关，拆除电池两端的导线，再拆除其他导线，最后整理好器材．
（4）小明处理数据后将P、U²描点在图2坐标纸上，并作出了一条直线，由于电阻随电压的变化而变化，故应作出曲线；
同时因横坐标选择过大，而使图象较小；故图象中不恰当的地方有①图线不应画为直线；②横坐标的标度选择不合适．
故答案为：（1）如图；（2）10；（3）电池；（4）图线不应画为直线；横坐标的标度选择不合适．

点评 本题应明确测定小灯泡的伏安特性曲线实验变阻器应用分压式接法，选择保护电阻时应根据闭合电路欧姆定律求出电路中的最小电阻，然后再选择．