Question

2．某学习小组探究小灯泡在不同电压下的功率大小，实验器材如图甲所示，现已完成部分导线的连接．

（1）实验要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中，电流表的示数从零开始逐渐增大，请按此要求用笔划线代替导线在图中完成余下导线的连接；
（2）实验测得的数据如下表记录：

序号	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
电压U（V）	0	0.30	0.60	0.90	1.20	1.50	1.80	2.10	2.40	2.70
电流I（A）	0	0.10	0.20	0.28	0.35	0.40	0.45	0.48	0.50	0.51

请将剩余两个点描在图乙的坐标图中，并画出小灯泡的伏安特性曲线；
（3）根据所画伏安特性曲线判断：
①将该灯泡直接接在一电动势为3V、内阻为1Ω的电源两端，小灯泡的功率为1.25W；（结果保留两位小数）
②将3只相同的小灯泡并联后，与①中电源、以及一定值电阻R=0.25Ω串联成闭合回路，可使灯泡消耗的总功率最大，最大值约为1.80W．（结果保留两位小数）

Answer 1

分析 （1）根据题意确定滑动变阻器的接法，然后连接实物电路图．
（2）根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后作出图象．
（3）在同一坐标系内作出电源的U-I图象，求出灯泡两端电压与通过灯泡的电流，然后求出灯泡功率；
当内外电阻相等时电源的输出功率，即灯泡总功率最大，应用串并联电路特点分析答题．

解答 解：（1）探究小灯泡在不同电压下的功率大小，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，实物电路图如图所示：

（2）根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后作出图象如图所示：

（3）①在灯泡U-I图象中作出电源的U-I图象如图所示：

由图示图象可知，灯泡两端电压U=2.5V，通过灯泡的电流I=0.5A，灯泡功率：P=UI=2.5×0.5=1.25W；
②电源与电阻R整体可以看做等效电源，等效电源内阻为1+0.25=1.25Ω，当灯泡并联电阻为1.25Ω时灯泡总功率最大，
此时路端电压为1.5V，由灯泡U-I图象可知，此时通过灯泡的电流为：0.4A，灯泡电阻：R_L=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.5V}{0.4A}$=3.75Ω，
则三只灯泡并联电阻为1.25Ω，三只灯泡并联时灯泡总功率最大，P_最大=3UI=3×1.5×0.4=1.80W；
故答案为：（1）如图所示；（2）如图所示；（3）①1.25；②3；1.80．

点评 本题考查了连接实物电路图、作图象、求灯泡功率，要掌握应用描点法作图的方法；应用图象法处理实验数据是处理实验数据常用的方法，掌握应用图象法处理实验数据的方法．