Question

17．有一个小灯泡上标有“4V，2W”的字样，现在要用伏安法测量这个小灯泡的伏安特性曲线．现有下列器材供选用：
A．电压表V₁（0～5V，内阻约10kΩ）
B．电压表V₂（0～10V，内阻约20kΩ）
C．电流表A₁（0～0.3A，内阻约1Ω）
D．电流表A₂（0～0.6A，内阻约0.4Ω）
E．滑动变阻器R₁（0～10Ω，2A）
F．滑动变阻器R₂（0～100Ω，0.2A）
G．学生电源（直流6V）、开关及导线
（1）为了调节方便，测量尽可能准确，实验中应选用电压表A，电流表D，滑动变阻器F．（填器材的前方选项符号，如A，B）
（2）为使实验误差尽量减小，要求从零开始多取几组数据；请在下面的方框中完成实验电路图1．

（3）P为图2中图线上的一点，PN为图线上P点的切线、PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，对应P点，小灯泡的电阻约为5.3Ω．（保留两位有效数字）
（4）小灯泡的U-I图线是曲线而不是过原点的直线，原因是灯泡电阻随温度的升高而增大．

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，为方便实验操作，滑动变阻器应选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，然后作出电路图．
（3）根据图象应用欧姆定律判断灯泡电阻如何变化，由图象求出P点的电压与电流值，由欧姆定律求出灯泡此时的电阻．
（4）明确灯泡电阻随温度变化的规律，再结合图象的性质即可正确求解．

解答 解：（1）灯泡额定电压为4V，电压表选A，灯泡额定电流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{2}{4}$=0.5A，则电流表选D，为方便实验操作，滑动变阻器选择总阻值较小的F．
（2）电压与电流从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法；灯泡正常发光时电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{4}{0.5}$=8Ω，灯泡内阻应视为小电阻，故电流表应采用外接法，电路图如图所示．
（3）由图象可知，随着所加电压的增加，通过小灯泡的电流增大，但电压与电流的比值增大，即灯泡电阻将增大；由图象可知，在P点U=2.4V，I=0.45A，此时灯泡电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.4}{0.45}$≈5.3Ω．
（4）由于灯泡内阻随温度的变化而变化，所以对应的图象是曲线而不是直线；
故答案为：（1）A；D；E；（2）电路图如图所示；（3）5.3．（4）灯泡电阻随温度的变化而变化．

点评 本题考查了选择实验器材、作电路图、实验数据分析、求灯泡电阻等问题；确定滑动变阻器与电流表的接法是正确设计实验电路图的关键，注意本实验中采用滑动变阻器分压接法和电流表外接法．