Question

物理興趣小組的同學們從實驗室中找到一只小燈泡，上邊標稱功率值為0.75W，額定電壓值已模糊不清．他們想測定其額定電壓值，于是先用歐姆表直接測出該燈泡的電阻約2Ω，然后根據(jù)公式計算出該燈泡的額定電壓U=

PR

=

2×0.75

V=1.23V．他們懷疑所得電壓值不準確，于是，再利用下面可供選擇的實驗器材設計了一個電路進行測量．當電壓達到1.23V時，發(fā)現(xiàn)燈泡亮度很弱，繼續(xù)緩慢地增加電壓，當達到2.70V時，發(fā)現(xiàn)燈泡已過亮，立即斷開開關，并將數(shù)據(jù)記錄在表中．

次數(shù)	1	2	3	4	5	6	7
U/v	0.20	0.60	1.00	1.40	1.80	2.20	2.70
I/mA	80	155	195	227	255	279	310

A．電壓表V（量程3V，內阻約3kΩ）
B．電流表A₁（量程150mA，內阻約2Ω）
C．電流表A₂（量程500mA，內阻約0.6Ω）
D．滑線變阻器R₁（0-20Ω）          
E．滑線變阻器R₂（0-50Ω）
F．電源E（電動勢4.0V，內阻不計）
G．開關S和導線若干
請你根據(jù)實驗要求，幫助他們完成實驗分析：
（1）根據(jù)表中的實驗數(shù)據(jù)，在給出的方格紙內（圖1）作出U-I圖線，并從圖線上分析該燈的額定電壓應為

 

V；這一結果大于一開始的計算結果，原因是

 

．
（2）從表中的實驗數(shù)據(jù)可以分析，他們實驗時所選擇的最佳電路和器材應為下面圖2中的圖

 

；電流表選擇

 

（填A₁或A₂）；滑線變阻器選擇

 

（填R₁或R₂）．

Answer 1

分析：測定小燈泡的伏安特性曲線實驗要求電流和電壓從零調，故變阻器應用分壓式接法，小燈泡電阻較電壓表內阻小很多，故電流表應用外接法．

解答：解：（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)描點并用平滑曲線畫的U-I圖象如圖所示

再由圖象可讀出U=2.5V時的電流I=300mA，由P=UI得P=2.5×0.3W=0.75W，正好達到其額定功率，故小燈泡額定電壓為2.5V．
（2）因電壓從零開始增加，故變阻器應用分壓式接法，又小燈泡電阻遠小于電壓表內阻，故電流表應用外接法，電路圖應選C；
由表知通過小燈泡的最大電流為310mA即0.31A，故電流表應選A₂，滑動變阻器用分壓式應選阻值小的變阻器，故應選滑動變阻器R₁．
故答案為：（1）如圖所示；2.5（2.4～2.6均可）；燈泡冷態(tài)電阻小于正常工作時的電阻（或答燈泡電阻隨溫度升高而變大）；（2）C，A₂，R₁．

點評：做電學實驗離不開滑動變阻器，若要求電流或電壓值從零調則必須用分壓式接法，此時應選阻值小的變阻器；只要電流表與電壓表同時使用就有電流表內、外接法之分，一般是看比值：當R_x＞

RARV

時用電流表外接法好；當R_x＜

RARV

時用電流表內接法好．