Question

【題目】某同學(xué)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3.8 V，額定電流0.32 A）；電壓表（量程3 V，內(nèi)阻3 kΩ）；電流表（量程0.5 A，內(nèi)阻0.5 Ω）；固定電阻R0（阻值1 000 Ω）；滑動(dòng)變阻器R（阻值0~9.0 Ω）；電源E（電動(dòng)勢(shì)5 V，內(nèi)阻不計(jì)）；開(kāi)關(guān)S；導(dǎo)線若干。

（1）實(shí)驗(yàn)要求能夠?qū)崿F(xiàn)在0~3.8 V的范圍內(nèi)對(duì)小燈泡的電壓進(jìn)行測(cè)量，畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路原理圖。

（2）實(shí)驗(yàn)測(cè)得該小燈泡伏安特性曲線如圖（a）所示。

由實(shí)驗(yàn)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”），燈絲的電阻率__________（填“增大”“不變”或“減小”）。

（3）用另一電源E0（電動(dòng)勢(shì)4 V，內(nèi)阻1.00 Ω）和題給器材連接成圖（b）所示的電路，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的阻值，可以改變小燈泡的實(shí)際功率。閉合開(kāi)關(guān)S，在R的變化范圍內(nèi)，小燈泡的最小功率為_(kāi)___________W，最大功率為_(kāi)__________W。（結(jié)果均保留2位小數(shù)）

Answer 1

【答案】（1）

；

（2）增大；增大；（3）0.39w 1.17w

【解析】（1）要求能夠?qū)崿F(xiàn)在0~3.8 V的范圍內(nèi)對(duì)小燈泡的電壓進(jìn)行測(cè)量，故滑動(dòng)變阻器用分壓式接法，小燈泡為小電阻，電流表用外接法，如圖

；

（2）由I-U圖象知，切線的斜率在減小，故燈泡的電阻隨電流的增大而增大，再由電阻定律知，電阻率增大；（3）當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值為9Ω時(shí)，電路電流最小，燈泡實(shí)際功率最小，此時(shí)E=U+I（r+R）得U=-10I+4，在圖中作出該直線如圖所以

，

交點(diǎn)坐標(biāo)約為U=1.75V，I=225mA，P1=UI=0.39W；整理得：，當(dāng)直線的斜率最大時(shí)，與燈泡的I-U曲線的交點(diǎn)坐標(biāo)最大，即燈泡消耗的功率最大。當(dāng)滑動(dòng)變阻器電阻值R=0時(shí)，燈泡消耗的功率最大，此時(shí)交點(diǎn)坐標(biāo)為U=3.67V，I=0.32A，如圖所示，最大的功率為P2=UI=1.17W。