题目内容

6．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，需测量一个标有“3V，1.5W”灯泡两端的电压和通过灯泡的电流．现有如下器材：
直流电源（电动势3.0V，内阻不计）
电流表A1（量程3A，内阻约0.1Ω）
电流表A2（量程600mA，内阻约5Ω）
电压表V1（量程3V，内阻约3kΩ）
电压表V2（量程15V，内阻约200kΩ）
滑动变阻器R1（阻值0～10Ω，额定电流1A）
滑动变阻器R2（阻值0～1kΩ，额定电流300mA）

①在该实验中，电流表应选择A2（填“A1”或“A2”），电压表应选择V1（填“V1”或“V2”），滑动变阻器应选择R1（填“R1”或“R2”）．
②某同学用导线a、b、c、d、e、f、g和h连接成如图甲所示的电路，请在方框中完成实验的电路图．
③该同学连接电路后检查所有元器件都完好，电流表和电压表已调零，经检查各部分接触良好．但闭合开关后，反复调节滑动变阻器，小灯泡的亮度发生变化，但电压表和电流表示数不能调为零，则断路的导线为h．
④下表是学习小组在实验中测出的6组数据，某同学根据表格中的数据在方格纸上已画出了5个数据的对应点，请你画出第4组数据的对应点，并作出该小灯泡的伏安特性曲线
U（V）I（A）
100
20.50.17
31.00.30
41.50.39
52.00.45
62.50.49
⑤若将该灯泡与一个6.0Ω的定值电阻串联，直接接在题中提供的电源两端，请估算该小灯泡的实际功率P=0.34W（保留两位有效数字）．（若需作图，可直接画在第④小题图中）

分析 ①根据灯泡额定电流选择电流表，根据灯泡额定功率选择电压表，在保证安全的前提下，为方便实验操作，应选最大阻值较小的滑动变阻器．
②根据图甲所示实物电路图，分析清楚电路结构，然后根据各电路元件的连接方式作出电路图．
③滑动变阻器采用分压接法时，电表可以从零开始变化，滑动变阻器采用限流接法时，电表不能从零开始变化．
④根据表中实验数据在坐标系中描出对应的点，然后根据坐标系中各点作出图象．
⑤电源与定值电阻整体组成一个等效电源，在图象中作出电源的I-U图象，由图象找出电路电流与灯泡电压，然后由P=UI求出灯泡功率．

解答 解：①灯泡额定电流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1.5}{3}$=0.5A，电流表选A2（量程600mA，内阻约5Ω），
灯泡额定电压为3V，电压表选V1（量程3V，内阻约3kΩ），
为保证电路安全，方便实验操作，滑动变阻器应选：R1（阻值0～10Ω，额定电流1A）．
②由实物电路图可知，滑动变阻器采用分压接法，电流表采用外接法，
根据实物电路图作出电路图，如图1所示．
③调节滑动变阻器，小灯泡的亮度发生变化，电压表和电流表示数不能调为零，
说明滑动变阻器采用了限流接法，由电路图可知，导线h断了．
④根据第4组实验数据在坐标系中描出对应点，然后作出I-U图象，如图2所示．
⑤电源与6.0Ω的定值电阻串联组成等效电源，在灯泡伏安特性曲线中作出电源的U-I图象，
两图象的交点坐标值为，U=1.1V，I=0.31A，灯泡功率P=UI=1.1V×0.31A≈0.34W．
故答案为：①A2，V1，R1；②电路图如图1所示；③h；④图象如图2所示；⑤0.34．

点评 本题考查描绘灯泡的伏安特性曲线的实验，要注意明确实验原理，掌握数据处理的方法，并知道由于灯泡电阻随温度的变化而变化，故只能根据图象分析数据，不能直接利用欧姆定律求解．

练习册系列答案
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