Question

20．高二物理实验小组在“描绘小灯泡伏安特性曲线的实验”中，所用小灯泡的规格为“2.0V，0.5A”．老师给了他们如下的器材：

仪器名称	规格
电源	电动势为3.0V，内阻不计；
电压表	电压表V1：量程为0～3V，内阻约为1kΩ 电压表V2：量程为0～15V，内阻约为4kΩ
电流表	电流表A1：量程为0～3A，内阻约为0.1Ω； 电流表A2：量程为0～0.6A，内阻约为0.6Ω；
滑动变阻器	滑动变阻器R1：最大阻值为l0Ω，额定电流为0.6A； 滑动变阻器R2：最大阻值为l5Ω，额定电流为1.0A； 滑动变阻器R3：最大阻值为l50Ω，额定电流为1.0A；
开关及导线	若干

（1）根据所给小灯泡的规格，测量电路中电压表应选用V₁；电流表应选用A₂；实验中电流表相对于电压表应采用外接法（填内接法或外接法），其理由是电压表内阻远大于灯泡电阻．
（2）实验中控制电路滑动变阻器应采用分压（填限流或分压）电路，其理由是电压与电流从零开始变化，滑动变阻器应选用R₁，
（3）在图1方框中画出实验电路图．并在不改动已连接导线，在图2的实物连接图中把还需要连接的导线补上．闭合开关前，应使变阻器滑片放在最左（填“左”或“右”）端．

I/A	0.00	0.12	0.21	0.29	0.34	0.38	0.42	0.45	0.47	0.49	0.50
U/V	0.00	0.20	0.40	0.60	0.80	1.00	1.20	1.40	1.60	1.80	2.00

（4）实验得到如上表数据（I和U分别表示通过小灯泡的电流和加在小灯泡两端的电压）：实验数据描绘和研究小灯泡的伏安特性曲线
（5）从你所画的U-I曲线中（图3），你得到小灯泡的电阻跟温度的关系是灯泡电阻随温度升高而增大（定性说明即可）．

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，根据灯泡电阻与电表内阻的关系确定电流表接法．
（2）根据实验要求与实验原理确定滑动变阻器的接法，为方便实验操作应选择最大阻值较小的滑动变阻器．
（3）根据实验原理作出实验电路图，然后连接实物电路图，根据电路图确定滑片的位置．
（4）应用描点法作出图象．
（5）根据图示图象应用欧姆定律判断灯泡电阻随温度如何变化．

解答 解：（1）灯泡额定电压为2V，电压表应选择V₁，灯泡额定电流为0.5A，电流表应选择A₂，灯泡正常发光时的电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2}{0.5}$=4Ω，电流表内阻约为0.1Ω，电压表内阻约为1kΩ，电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应选择外接法．
（2）由实验数据可知，电压与电流从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，为方便实验操作，滑动变阻器应选R₁；
（3）滑动变阻器采用分压接法，电流表采用外接法，电路图如图所示：

根据电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示：

闭合开关前，应使变阻器滑片放在最左端．
（4）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：

（5）由图示U-I图象可知，随灯泡两端电压增大，通过灯泡的电流增大，灯泡实际功率增大，灯泡温度升高，
灯泡电压与电流的比值增大，灯泡电阻增大，由此可知，随温度升高，灯泡电阻增大．
故答案为：（1）V₁；A₂；外接法；电压表内阻远大于灯泡电阻；（2）分压；电压与电流从零开始变化；R₁；（3）电路图如图所示；左；（4）图象如图所示；（5）灯泡电阻随温度升高而增大．

点评 本题涉及的问题较多，是一道综合题，根据实验数据与实验原理确定电流表与滑动变阻器的接法是正确解题的关键，要掌握实验器材的选择原则．