Question

14．某同学为研究小灯泡（最大电压不超过2.5V，最大电流不超过0.55A）的伏安特性曲线，在实验室找到了下列实验器材：
A．电压表（量程是3V，内阻是6kΩ）
B．电压表（量程是15V，内阻是30kΩ）
C．电流表（量程是0.6A，内阻是0.5Ω）
D．电流表（量程是3A，内阻是0.1Ω）
E．滑动变阻器（阻值范围0～100Ω，额定电流为0.6A）
F．滑动变阻器（阻值范围0～5Ω，额定电流为0.6A）
G．直流电源（电动势E=3V，内阻不计）
H．开关、导线若干

该同学设计电路并进行实验，通过实验得到如下数据（I和U分别表示小灯泡上的电流和电压）．

I/A	0	0.12	0.21	0.29	0.34	0.38	0.42	0.45	0.47	0.49	0.50
U/V	0	0.20	0.40	0.60	0.80	1.00	1.20	1.40	1.60	1.80	2.00

（1）为了提高实验结果的准确程度，电流表选C；电压表选A；滑动变阻器选F．（以上均填写器材代号）
（2）请在如图1所示的虚线框中画出实验电路图；
（3）在图2坐标纸中描出该小灯泡的伏安特性曲线；
（4）据图中描出的伏安特性曲线可知，该小灯泡的电阻随温度而变化的情况为：小灯泡电阻随温度升高而增大．

Answer 1

分析 （1）关键是根据小灯泡的最大电流和最大电压来选择电流表和电压表的量程；根据电流从零调可知滑动变阻器应用分压式接法，应选全电阻小的变阻器；
（2）关键是根据$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}＞\frac{{R}_{x}^{\;}}{{R}_{A}^{\;}}$时电流表应用外接法，否则应用内接法；
（3）采用描点法作图；关键是认真描点然后用平滑的曲线连线即可；
（4）根据图象进行分析，利用图象的斜率分析电阻的变化情况．

解答 解：（1）由于通过小灯泡的最大电流为0.55A，所以电流表应选C；
由于要求小灯泡最大电压不超过2.5V，所以电压表应选A；
由于通过小灯泡的电流从零调，所以滑动变阻器应用分压式接法，所以应选全电阻小的变阻器F；
（2）由于满足$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}＞\frac{{R}_{x}^{\;}}{{R}_{A}^{\;}}$，所以电流表应用外接法，又变阻器应采用分压式，电路图如图所示：
?
（3）根据描点法画出的I-U图象如图所示：

（4）由图象可知，I-U图象中图象的斜率越来越小，说明小灯泡的电阻随温度升高而增大；
故答案为：（1）C   A；F．
（2）实验电路图如图；
（3）伏安特性曲线如图
（4）小灯泡电阻随温度升高而增大

点评 本题考查描绘小灯泡伏安特性曲线的仪表选择及数据处理；遇到电学实验问题，应注意“伏安法”中电流表内外接法的选择方法和滑动变阻器采用分压式接法的条件．