Question

17．某同学通过实验描绘小灯泡的伏安特性曲线，可用的器材如下：电源（电动势为3V，内阻为1Ω）、电键、滑动变阻器（最大阻值为20Ω）、电压表、电流表、小灯泡、导线若干．（电压表和电流表均视为理想电表）

（1）在图甲中把缺少的导线补全，连接成实验的电路．
（2）开关闭合前变阻器的滑片应置于左端（填“左”或“右”）
（3）实验中得到了小灯泡的U-I图象如图乙所示，则可知小灯泡的电阻随电压增大而增大（选填“增大”“减小”或“不变”）．另外，当I=0.5A时，小灯泡的电阻R=4.4Ω．
（4）若某次连接时，把AB间的导线误接在AC之间，合上电键，任意移动滑片发现都不能使小灯泡完全熄灭，则此时的电路中，小灯泡获得的最小功率是0.33W．（计算结果保留2位有效数字）

Answer 1

分析 根据实验原理分析实验电路图；明确灯泡电阻的性质；
当通过灯泡的电流最小时，灯泡实际功率最小，分析图示电路结构，确定滑片在什么位置时灯泡实际功率最小，在同一坐标系内作出电源U-I图象，然后根据图象应用电功率公式求出灯泡实际功率．

解答 解：（1）由图甲可知，电压从零开始调节的，因此滑动变阻器采用的是分压接法，由于灯泡电阻较小，因此安培表需要外接，
由此可正确连接实物图如图所示：

（2）开关闭合前变阻器的滑片应置于左端，使得小灯泡的电压从零开始增大．
（3）根据欧姆定律R=$\frac{U}{I}$知，小灯泡的电阻随电压增大而增大．
当I=0.5A时，小灯泡的电阻R=$\frac{2.2}{0.5}$=4.4Ω
（4）由电路图可知，把ab间的导线误接在ac之间时，滑动变阻器左右两部份电阻丝并联然后与灯泡串联，当滑动变阻器并联电阻最大，即滑片位于中点时，电路总电阻最大，通过灯泡的电流最小，灯泡功率最小，此时滑动变阻器并联阻值为5Ω，此时等效电源内阻为6Ω，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，灯泡两端电压U=0.95V，电流I=0.348A，灯泡实际功率P=UI=0.95×0.348≈0.33W．
故答案为：（1）如图
（2）左
（3）增大，4.4
（4）0.33

点评 应用图象法处理实验数据是常用的方法，要掌握描点法作图的方法；本题最后一问是本题的难点，要注意图象法的应用．