Question

在研究“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，提供有以下器材：

A．电压表V₁（0～5V）

B．电压表V₂（0～15V）

C．电流表A₁（0～50mA）

D．电流表A₂（0～500mA）

E．滑动变阻器R₁（0～60Ω）

F．滑动变阻器R₂（0～2kΩ）

G．直流电源E

H．开关S及导线若干

I．小灯泡（U_额=5V）

某组同学连接完电路后，闭合电键，将滑动变阻器滑片从一端移到另外一端，移动过程中发现小灯未曾烧坏，记录多组小灯两端电压U和通过小灯的电流I数据（包括滑片处于两个端点时U、I数据），根据记录的全部数据做出的U﹣I关系图象如图甲所示：

（1）根据实验结果在图乙虚线框内画出该组同学的实验电路图____；

（2）根据实验结果判断得出实验中选用：电压表__（选填器材代号“A”或“B”），电流表__（选填器材代号“C”或“D”），滑动变阻器__（选填器材代号“E”或“F”）；

（3）根据图甲信息得出器材G中的直流电源电动势为__V，内阻为__Ω；

（4）将两个该型号小灯泡串联后直接与器材G中的直流电源E相连，则每个小灯消耗的实际功率为__W。

Answer

B D E 8 10 0.56

【解析】

（1） 从图甲可知，将滑动变阻器滑片从一端移到另外一端过程中电表的示数不是从0开始的，因此滑动变阻器采用的不是分压接法，而是限流接法；从图甲可知，小灯泡的电阻为10Ω～30Ω，阻值较小，因此电流表采用外接法，作出的实验电路图如图所示：

（2）从图甲可知，记录的全部数据中小灯两端电压U最大为6V，因此电压表的量程需要选择15V，故电压表选B；通过小灯的电流I最大为：0.2A=200mA，故电流表的量程需要选择500mA，故电流表选D；电路采用滑动变阻器限流接法，为了便于实验操作，滑动变阻器应选小阻值的，故滑动变阻器选E；

（3）从图甲可知，当滑动变阻器接入电阻为0时，小灯两端电压U1最大为6V，通过小灯的电流I1最大为0.2A，则此时小灯电阻

RL==30Ω

由闭合电路欧姆定律有

当滑动变阻器接入电阻为R2=60Ω时，小灯两端电压U2最小为1V，通过小灯的电流I2最小为0.1A，则此时小灯电阻

RL==10Ω

由闭合电路欧姆定律有

解得电源电动势E=8V，内阻r=10Ω；

（4）将两个该型号小灯泡串联后直接与器材G中的直流电源E相连，根据闭合电路欧姆定律，有

E=2U+Ir

解得

U=4﹣5I

作出此时的U﹣I图象如图所示：

图中交点I=0.18A，U=3.1V，即通过每个灯泡的电流为0.18A，每个灯泡的电压为3.1V，故每个小灯消耗的实际功率

P=0.18A3.1V≈0.56W

（由于交点读数存在误差，因此在0.55W～0.59W范围内均对）