Question

11．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，要测量一个标有“3V　1.5W”的灯泡两端的电压和通过它的电流，现有如下器材：
A．直流电源3V（内阻可不计）
B．直流电流表0～3A（内阻约0.1Ω）
C．直流电流表0～600mA（内阻约0.5Ω）
D．直流电压表0～3V（内阻约3kΩ）
E．直流电压表0～15V（内阻约200kΩ）
F．滑动变阻器（10Ω，1A）
G．滑动变阻器（1kΩ，300mA）

（1）除开关、导线外，为完成实验，需要从上述器材中选用ACDF（用字母）．
（2）某同学用导线a、b、c、d、e、f、g和h连接的电路如图1所示，电路中所有元器件都是完好的，且电压表和电流表已调零．闭合开关后若分别出现下列现象：
①发现电压表的示数为2V，电流表的示数为零，小灯泡不亮，则可判断断路的导线是d；
②若电压表示数为零，电流表的示数为0.3A，小灯泡亮，则断路的导线是h．
③若反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度发生变化，但电压表、电流表示数不能调为零，则断路的导线是g．
（3）表中的各组数据是该同学在实验中测得的，该同学根据表格中的数据作出了该灯泡的伏安特性曲线．
若将该灯泡与一个10Ω的定值电阻串联，直接接在题中电源两端，则可以估算出该灯泡的实际功率为0.18W．（结果保留两位有效数字）

U/V	I/A
0	0
0.5	0.17
1.0	0.30
1.5	0.39
2.0	0.45
2.5	0.49

Answer 1

分析 （1）描绘小灯泡的伏安特性曲线实验要求电流或电压从零调，滑动变阻器应用分压式接法，电流表与电压表量程要根据小灯泡的铭牌来确定；
（2）要画出电路图，再通过电路图判断故障所在；
（3）将定值电阻等效为电源内阻，作出电源的伏安特性曲线，两图象的交点即为灯泡的工作点，由图可知灯泡的电压和电流，由P=UI可求得灯泡的实际功率．

解答 解：（1）实验中必需的仪器为电源A；根据小灯泡铭牌知额定电压为3V，额定电流I由I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1.5}{3}$=0.5A，故电源应选C，电流表应选C，电压表应选D，又描绘小灯泡的伏安特性曲线实验要求电流从零调，故滑动变阻器应用分压式，应选阻值小的变阻器F．
（2）①根据电路图电路中所有元器件都完好，且电压表和电流表已调零．闭合开关后，发现电压表的示数为2V，电流表的示数为零，小灯泡不亮，则判断断路的导线为 d；
②若电压表的示数为零，电流表的示数为0.3A，小灯泡亮，则断路的导线为 h；
③若反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度发生变化，但电压表、电流表的示数不能调为零，则断路的导线为g．
（3）将10Ω的定值电阻等效为电源内阻，在对应的灯泡伏安特性曲线中作出等效电源的伏安特性曲线，如图所示；如图所示，由图象可读出小灯泡两端电压为0.75V，电流为0.24A；由P=UI得P=0.24×0.75=0.18W．
故答案为（1）ACDF
（2）d、h、g
（3）0.18

点评 本题考查小灯泡伏安特性曲线的实验，要注意明确灯泡电阻随温度的变化而变化，故不能直接由欧姆定律求解；应掌握利用图象进行分析的基本方法．