Question

10．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，使用电源（电动势6V，内阻约1Ω），小灯泡（“6V，3W”），开关S及导线若干，其他可供选择的器材有：
A．电压表V₁（量程6V，内阻约20kΩ）
B．电压表V₂（量程20V，内阻约60kΩ）
C．电流表A₁（量程3A，内阻约0.2Ω）
D．电流表A₂（量程0.6A，内阻约1Ω）
E．滑动变阻器R₁（0～1000Ω，0.5A）
F．滑动变阻器R₂（0～20Ω，2A）
某同学通过实验测得小灯泡两端的电压U和通过它的电流I，绘成U-I关系曲线如图1所示．
（1）实验中电压表应选用A，电流表应选用D，滑动变阻器应选用F；
（2）设计实验电路图并在图2完成实物图连接，此电路图测量值＜真实值（填“＞、“＜”或“=”）．
（3）若将该小灯泡接在电动势为6V，内阻为4Ω的电源两端，则灯泡实际消耗功率为1.89W．

Answer 1

分析 （1）根据灯泡额定电压选择电压表，根据电路最大电流选择电流表，为方便实验操作，应选择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，然后作出实验电路图，并根据电表内阻的影响分析误差情况；
（3）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，然后由P=UI求出灯泡实际消耗的功率．

解答 解：（1）灯泡额定电压为6V，电压表选择A；由图甲所示图象可知，最大电流为0.5A，电流表选择D；为方便实验操作，滑动变阻器应选择F．
（2）描绘灯泡伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，灯泡电阻约为：R=$\frac{6}{0.5}$=12Ω，电流表内阻为1Ω，电压表内阻为20kΩ，相对来说电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，电路图如图所示，根据原理图可得出对应的实物图；根据此电路图可知，由于电压表的分流使电流表测量值大于真实值，故测量值小于真实值．
（3）在同一坐标系内作出电源的U-I图象如图所示；两图象的交点坐标值是该电源给灯泡供电时灯泡两端电压与通过灯泡的电流，由图象可知，灯泡两端电压为：U=4.2V，电流为：I=0.45A，灯泡实际功率为：P=UI=4.2V×0.45A=1.89W．
故答案为：（1）A；D；F；（2）电路图如图所示，＜；（3）1.89

点评 本题考查了实验器材的选择、作实验电路图、求灯泡实际功率；电压与电流从零开始变化时，滑动变阻器应采用分压接法；注意图象的准确应用，明确灯泡内阻随温度的升高而增大．