Question

【題目】某同學通過實驗探究小燈泡的伏安特性曲線。除了導線、開關和小燈泡之外，實驗室提供的器材還有：

A．電流表（A1）：量程0—0.6A，內阻約0.125Ω

B．電流表（A2）：量程0—3A，內阻約0.025Ω

C．電壓表（V1）：量程0—3V，內阻約3kΩ

D．電壓表（V2）：量程0—15V，內阻約15kΩ

E．滑動變阻器（R1）：總阻值約10Ω

F．滑動變阻器（R2）：總阻值約200Ω

G．一組干電池，其電動勢為3.0V，內阻很小

該同學選擇儀器，設計電路并進行實驗，通過實驗得到如下數據：

U/V	0	0.20	0.40	0.60	0.80	1.00	1.20	1.40	1.60	1.80	2.00
I/A	0	0.12	0.21	0.29	0.34	0.38	0.42	0.45	0.47	0.49	0.50

（1）請把該同學設計的實驗電路圖畫在圖甲的方框中___________________。

（2）在探究實驗中該同學選擇的器材是：電流表為_________，電壓表為_________，滑動變阻器為___________（以上均填寫器材代號）。

（3）請在圖乙的坐標系中畫出小燈泡的I—U圖線________________。

（4）根據該實驗的測量數據，得出的有關小燈泡電阻的結論是__________________；你對該實驗結論的解釋是________________________。

（5）用導線將該小燈泡直接連在某一電源的兩極之間，要使小燈泡的實際發熱功率約為0.27W。那么，電源的電動勢和內電阻應該分別最接近_________________

A．1.5V、2.0Ω B．1.5V、0.5Ω

C.3.0V、0.5Ω D．3.0V、2.0Ω

Answer 1

【答案】A1 V1 R1 小燈泡兩端電壓越大，阻值越大 溫度升高時，金屬絲的電阻率變大 A

【解析】

根據實驗數據，結合實驗的原理選擇實驗器材；為測量多組實驗數據，滑動變阻器應采用分壓接法，燈泡電阻較小，遠小于電壓表內阻，電流表應采用外接法，據此作出實驗電路圖；根據表中實驗數據，應用描點法作圖，作出小燈泡的伏安特性曲線；在小燈泡的伏安特性曲線上作出電源路端電壓與電路電流關系圖象，找出該圖象與燈泡伏安特性曲線交點所對應的電壓與電流值，由P=UI對燈泡的實際功率進行判斷；

解：(1)(2) 由表中實驗數據可知，電流最大測量值為0.50A，則電流表應選A1；電壓最大測量值為2.00V，電壓表應選V1；由于電壓與電流從零開始變化，滑動變阻器應采用分壓接法，為方便實驗操作滑動變阻器應選擇R1；

由表中實驗數據可知，電壓與電流從零開始變化，滑動變阻器應采用分壓接法；燈泡最大阻值約為：，電流表內阻約為0.125Ω，電壓表內阻約為3kΩ，電壓表內阻遠大于燈泡電阻，電流表應選擇外接法，電路圖如圖所示

(3) 根據表中實驗數據在坐標系內描出對應點，然后根據坐標系內描出的點作出圖象如圖所示：

(4)根據圖線，圖線上的點與坐標原點的連線的斜率表示小燈泡電阻的倒數，由于圖線上的點與坐標原點的連線的斜率變小，所以小燈泡電阻是增大的，得出的有關小燈泡電阻的結論是：小燈泡兩端電壓越大，阻值越大，是因為燈絲溫度對燈絲電阻的影響，溫度升高時，金屬絲的電阻率變大；

(5)在燈泡的UI圖象坐標系內作出電源的UI圖象，它與小燈泡的伏安特性曲線的交點坐標就是小燈泡的工作點，對A有：，它與小燈泡的伏安特性曲線的交點坐標（0.35A，0.8V），小燈泡的實際發熱功率約為；同理對B有：，它與小燈泡的伏安特性曲線的交點坐標（0.43A，1.27V），小燈泡的實際發熱功率約為；對C有：，小燈泡的實際發熱功率大于；對D有：，小燈泡的實際發熱功率約為；故A正確，B、C、D錯誤；

故選A。