Question

13．某同学通过连接实验器材来描绘额定电压为2.0V，额定功率为1.0W的小灯泡L的U-I图线（要求L的电流从零开始）．其中电源的电动势为3V．

①请在图1中完成实物图的连接，并在图3虚线框中画出对应的电路图；
②他根据实验数据，计算并描绘出U-I的图象如图2所示．由图象可知，小灯泡L的电阻随着电压的增大而增大；当所加电压为0.8V时，灯丝电阻为2.3Ω；
③若用电动势为1.5V，内阻为3.0Ω的干电池直接对该电灯泡供电，试估算出电灯泡的功率为0.18W．（本题计算结果都保留二位有效数字）

Answer 1

分析 （1）根据灯泡额定电压选择电压表，根据灯泡正常发光时的电流选择电流表，在保证安全的前提下，为方便实验操作，应选择最大阻值较小的滑动变阻器．电压与电流从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，根据灯泡电阻与电表内阻关系确定电流表接法，然后连接实物电路图；闭合开关前，分压电路分得的电压应为零．
（2）根据U-I图象可得出对应的电压和电流值的变化，则可得出电阻的变化；
（3）在同一坐标系中作出电池的U-I图象，两图象的交点坐标值是灯泡的电压与电流值，由P=UI求出灯泡的实际功率．

解答 解：（1）灯泡额定电压是2V，则电压表选3V量程；灯泡额定电流为0.5A，则电流表选0.6A量程；灯泡正常发光时电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2}{0.5}$=4Ω，$\frac{R}{{R}_{A}}$=$\frac{4Ω}{0.6Ω}$≈6.67，$\frac{{R}_{V}}{R}$=$\frac{1000Ω}{4Ω}$=250，$\frac{{R}_{V}}{R}$$＞\frac{R}{{R}_{A}}$，则电流表采用外接法，
由表中实验数据可知，电压与电流从零开始变化，则滑动变阻器应采用分压接法，电路图如图所示；闭合开关前，滑片应置于左端．
（2）根据U-I图象可知，图象的斜率增大，故说明随电压和温度的增大，电阻增大；
当电压为0.8V时，电流为0.35A，则电阻R=$\frac{0.8}{0.35}$=2.28Ω；
（3）电源的电动势为1.5V，电阻为3Ω；电流与路端电压的关系式为：U=E-Ir=1.5-3I
在上图中作出电流与路端电压的图线，如图所示；交点坐标即为小灯泡的实际电压和电流，
故功率为：P=UI=0.6×0.3=0.18W．
故答案为：（1）如图所示；

②增大    2.3Ω
③0.18

点评 本题关键要先画出小灯泡的伏安特性曲线和电源的路端电压与电流关系图线，根据交点得到电源的实际输出电压，再计算电功率．