Question

【題目】某同學研究小燈泡的伏安特性，所使用的器材有：小燈泡L(額定電壓3.8V，額定電流0.32A)；電壓表V(量程5V，內阻3k)；電流表A(量程0.3A，內阻0.5)；固定電阻R0(阻值1.0)；滑動變阻器R(阻值0~9.0)；電源E(電動勢5V，內阻不計)；開關S；導線若干。

(1)實驗要求能夠實現在0~0.32A的范圍內對小燈泡進行測量，利用上述器材，設計電路，在方框中畫出實驗電路原理圖。

(2)實驗測得該小燈泡伏安特性曲線如圖(a)所示。

由實驗曲線可知，隨著電流的增加小燈泡的電阻_________(填“增大”、“不變”或“減小”)；設A為實驗曲線上的某點，過A點的切線斜率為k1，坐標原點與A點連線的斜率為k2，則對應A點時小燈泡的電阻為____________。

(3)用另一電源E0(電動勢3V，內阻1.0 )和題給器材連接成圖(b)所示的電路，調節(jié)滑動變阻器R的阻值，可以改變小燈泡的實際功率。閉合開關S，在R的變化范圍內，小燈泡的最小功率為____________W。(結果保留2位有效數字)

Answer 1

【答案】 增大 0.20-0.23

【解析】（1）因本實驗需要電流從零開始調節(jié)，因此應采用滑動變阻器分壓接法；由于電流表量程較小，為了擴大電壓表量程，將R0和電流表并聯，因并聯后的電流表內阻和燈泡內阻接近，故電流表采用外接法，故原理圖如圖所示：

（2）圖象中圖象的斜率表示電阻的倒數，由圖可知，圖象的斜率隨電壓的增大而減小，故說明電阻隨電流的增大而增大，則A點的電阻為： ；

（3）當滑動變阻器阻值全部接入時，燈泡的功率最小，將R等效為電源內阻，則電源電動勢為，等效內阻為；則有： ；作出電源的伏安特性曲線如圖中實線所示；

由圖可知，燈泡電壓為，電流

則最小功率。