Question

3．测量小灯泡的电压U和电流I，研究“小灯泡的伏安特性曲线”．根据P=UI得到电功率，在此基础上探究小灯泡的电功率P和电压U的关系，该实验所使用的小灯泡规格为“3.0V，1.8W”，电源电动势为9V且有一定内阻，滑动变阻器的最大阻值为10Ω．
（1）实物电路如图甲所示．请先在答题卷相应位置的方框内画出电路图，再在答题卷相应位置的实物电路中补全所缺导线．（用笔画线代替导线）
（2）现有5Ω、20Ω和50Ω的定值电阻，电路中的电阻R₁应选5Ω的定值电阻．
（3）某次测量电压表示数如图乙所示，电压表读数为2.10V．
（4）处理数据后将P、U²描点在坐标纸上，并作出了一条直线，如图丙所示．请指出图象其中一处不恰当的地方图线不应画直线，应用平滑的曲线连接；横坐标标度太大．

Answer 1

分析 测定小灯泡伏安特性曲线实验要求电流从零调，所以滑动变阻器应用分压式接法；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）从P-${U}_{\;}^{2}$图象可知电压从零调，所以滑动变阻器应用分压式接法，变阻器连接如图所示；实物图如图所示；


（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I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1.8}{3}$A=0.6A，根据欧姆定律通过变阻器的电流为${I}_{变}^{\;}$=$\frac{U}{{R}_{变}^{\;}}$=$\frac{3}{10}A=0.3A$，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+${I}_{\;}^{′}•（r{+R}_{0}^{\;}）$，解得${R}_{0}^{\;}$+r=$\frac{E-U}{{I}_{\;}^{′}}$=$\frac{12-3}{0.9}Ω$=10Ω，所以保护电阻应选5Ω的定值电阻；
（3）量程选择3V，故读数为2.10V；
（4）图象中不恰当的地方有①图线不应画直线，应用平滑的曲线连接；②横坐标标度太大．
故答案为（1）如图；
        （2）5；
        （3）2.10
        （4）图线不应画直线，应用平滑的曲线连接；横坐标标度太大

点评 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．