Question

2．有一个小灯泡上标有“4V，2W”的字样，现在要用伏安法测量这个小灯泡的伏安特性曲线．现有下列器材供选用：
A．电压表V₁（0--5V，内阻约10kΩ）
B．电压表V₂（0--10V，内阻约20kΩ）
C．电流表A₁（0--0.3A，内阻约1Ω）
D．电流表A₂（0--0.6A，内阻约0.4Ω）
E．滑动变阻器R₁（0～10Ω，2A）
F．滑动变阻器R₂（0--100Ω，0.2A）
G．学生电源（直流6V）、开关及导线
（1）为了调节方便，测量尽可能准确，实验中应选用电压表A，电流表D，滑动变阻器E．（填器材的前方选项符号，如A，B）
（2）为使实验误差尽量减小，要求从零开始多取几组数据；请在如图1的方框中画出实验电路图．

（3）P为图2中图线上的一点，PN为图线上P点的切线、PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，则由图可知：随着所加电压的增加，小灯泡的电阻将增大（填“增大”、“减小”或“不变”）；对应P点，小灯泡的电阻值约为5.33Ω（保留三位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）根据灯泡额定电压选择电压表，根据灯泡额定电流选择电流表，为方便实验操作，滑动变阻器应选最大阻值较小的滑动变阻器．
（2）根据题目要求确定滑动变阻器与电流表的接法，然后作出电路图．
（3）根据图象应用欧姆定律判断灯泡电阻如何变化，由图象求出P点的电压与电流值，由欧姆定律求出灯泡此时的电阻．

解答 解：（1）电表量程略大于电路中的最大值即可； 灯泡额定电压为4V，电压表选A，灯泡额定电流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{2}{4}$=0.5A，则电流表选D，为方便实验操作，滑动变阻器选E．
（2）电压与电流从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法；灯泡正常发光时电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{4}{0.5}$=8Ω，$\frac{R}{{R}_{A}}$=$\frac{8}{0.4}$=20，$\frac{{R}_{V}}{R}$=$\frac{10000}{8}$=1250，$\frac{{R}_{V}}{R}$$＞\frac{R}{{R}_{A}}$，则电流表应采用外接法，电路图如图所示．

（3）由图象可知，随着所加电压的增加，通过小灯泡的电流增大，但电压与电流的比值增大，即灯泡电阻将增大；由图象可知，在P点U=2.4V，I=0.45A，此时灯泡电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.4}{0.45}$≈5.33Ω．
故答案为：（1）A；D；E；（2）电路图如图所示；（3）增大；5.33

点评 本题考查了选择实验器材、作电路图、实验数据分析、求灯泡电阻等问题；确定滑动变阻器与电流表的接法是正确设计实验电路图的关键．注意P点的电阻不能利用斜率来求，只能利用坐标值求解．