Question

19．为研究在不同工作状态下小灯泡的导电规律，某同学用电压表（0～3V，内阻约2kΩ）、电流表（0～0.6A，内阻约为0.2Ω）、滑动变阻器（0～5Ω，1A）、电源、小灯泡、开关及导线等器材，设计了图甲所示的电路，通过测量数据，在所给的U-I坐标纸上描出了数据所对应的点，如图乙．

（1）请用笔画线代替导线补充完整甲图中实物间的连接；开关闭合前，滑动变阻器的滑动触头应滑到a端（选填“a”或“b”）；
（2）在坐标纸上描出小灯泡的U-I图象；
（3）若把此小灯泡直接接在一电动势为2.0V、内阻为4.0Ω的电池两端，则小灯泡消耗的实际功率为0.24W．（结果保留两位有效数字）

Answer 1

分析 （1）用小灯泡的电阻与电压表和电流表的内阻相比较，选择电流表是内接还是外接；根据题意要求选择分压电路还是限流电路．
（2）应用描点法作图作出图象．
（3）在灯泡的U-I图象同一坐标系内作出电源的U-I图象，两图象的交点坐标值是用该电源给小灯泡供电时的电压与电流值，由P=UI求出灯泡的实际功率．

解答 解：（1）由图乙可知小灯泡的电阻大约几欧姆，电流表的内阻约为几十欧姆，电压表的内阻约为几千欧姆，所以应选择电流表外接；
该题要求测定在不同工作状态下小灯泡的电阻，所以滑动变阻器要以分压电路的方式接入电路．电路的原理图如图所示．

接通电路时，要求通过灯泡的电流为零，即灯泡两端电压为零，所以滑动变阻器的滑片应在a端．
（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，图象如图所示．
（3）在同一坐标系内作出电源的U-I图象如图所示：

由图象可知，用该电源给灯泡供电时，灯泡两端电压U=0.75V，电流I=0.32A，灯泡实际功率P=UI=0.75×0.32=0.24W；
故答案为：（1）实物电路图如图所示；a；（2）图象如图所示；（3）0.24．

点评 本题考查了连接实物电路图、实验注意事项、作图象、求灯泡实际功率问题，当电压与电流从零开始变化时，滑动变阻器应采用分压接法，当电压表内阻远大于待测电阻阻值时，电流表采用外接法，当待测电阻阻值远大于电流内阻时，电流表采用内接法．