Question

某實驗小組要描繪一個標有“3.6V，1.2W”的小燈泡的伏安特性曲線，所供選擇的器材除了導線和開關(guān)外，還有以下一些器材可供選擇：
電壓表V（量程5V，內(nèi)阻約為5kΩ）
直流電源E（電動勢4.5V，內(nèi)阻不計）
電流表A₁（量程350mA，內(nèi)阻約為1Ω）
電流表A₂（量程150mA，內(nèi)阻約為2Ω）
滑動變阻器R₁（阻值0～200Ω）
滑動變阻器R₂（阻值0～10Ω）
（1）實驗中為較準確測量，電流表應選

A₁

，滑動變阻器應選

R₂

（填寫器材代號）；
（2）在虛線框內(nèi)（圖1）畫出實驗電路圖．
（3）由正確實驗操作得到的數(shù)據(jù)描繪出小燈泡的伏安特性曲線如圖2所示，將兩個這樣的燈泡并聯(lián)后再與10Ω的定值電阻串聯(lián)，接在內(nèi)阻不計電動勢為8V的電源上，此時通過定值電阻的電流為

0.54

A，每盞燈泡的電阻值為

9.1

Ω，每盞燈泡的功率為

0.66

W
（保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析：1、根據(jù)燈泡的額定電流確定電流表的量程，從減小誤差角度和可操作性角度確定滑動變阻器．
2、測量燈泡的伏安特性曲線，電流、電壓需從零開始測起，則滑動變阻器采用分壓式接法，根據(jù)燈泡的電阻大小確定電流表的內(nèi)外接．
3、根據(jù)閉合電路歐姆定律，得到電燈的實際電壓與電流的關(guān)系式，在甲圖上作出圖象，此圖象與電燈的伏安特性曲線的交點，表示電燈實際工作狀態(tài)，讀出交點的電壓和電流，求出電燈的實際功率．

解答：解：（1）燈泡的額定電流I=

P

U

=0.33A，可知選擇量程為350mA的電流表，誤差較小，即選擇A₁．
從測量的精確度考慮，滑動變阻器選擇總電阻為10Ω的誤差較小，即選擇R₂．
（2）因為電壓、電流需從零開始測起，所以滑動變阻器采用分壓式接法，燈泡的電阻大約10.8Ω，遠小于電壓表內(nèi)阻，屬于小電阻，電流表采用外接法誤差較�。�
實驗電路圖：

（3）設每只電燈加上的實際電壓和實際電流分別為U和I． 在這個閉合電路中，有  E=U+2IR₀
代入數(shù)據(jù)并整理得，U=8-20I
這是一個直線方程，把該直線在圖2上畫出，如圖所示．

這兩條曲線的交點為U=2.45V、I=0.27A，同時滿足了電路結(jié)構(gòu)和元件的要求，
此時通過定值電阻的電流值I_R=2I=0.54A．
每只燈泡的電阻為R=

U

I

=9.1Ω
每只燈泡的實際功率P=UI=2.45×0.27=0.66W
故答案為：（1）A₁；R₂ （2）如圖；（3）0.54，9.1，0.66

點評：解決本題的關(guān)鍵掌握滑動變阻器分壓式和限流式的區(qū)別，電流表內(nèi)外接的區(qū)別，掌握應用數(shù)學方法，通過作圖求解燈泡實際的電流．