Question

16．某同學要測繪一個額定電壓為2.5V，額定電流約為0.5A的小燈泡的伏安特性曲線．

（1）用多用電表測量小燈泡的電阻，若所有測量操作都是正確的，多用電表的指針如圖甲所示，則小燈泡的電阻約為3.5Ω
（2）根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，在圖丙中的方格坐標紙中描點作出小燈泡的伏安特性曲線，由圖線可知小燈泡的額定功率為1.2W（保留兩位有效數(shù)字）．
（3）將該小燈泡與電動勢為3.0V、內阻為15.0Ω的干電池組及一個滑動變阻器串聯(lián)成閉合回路，當滑動變阻器連入電路的阻值為13Ω時，干電池組的輸出功率最大（保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）由歐姆定律分析燈泡電阻，再分析冷態(tài)電阻與正常工作時電阻的關系，從而分析應選擇的檔位，從而明確對應的讀數(shù)；
（2）根據(jù)U-I圖進行分析，明確當電壓為2.5V時的電流，再由P=UI可求得額定功率；
（3）明確當內外電阻相等時電源的輸出功率最大，則可知最大功率時的外電阻，由閉合電路歐姆定律可求得電流，由圖象分析對應的電壓利用歐姆定律可求得電阻值，再根據(jù)外電阻求解滑動變阻器的接入電阻．

解答 解：（1）由于正常工作時電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5}{0.5}$=5Ω，小燈泡冷態(tài)電阻比正常工作時的電阻小，所以應選擇×1檔，故讀數(shù)為3.5Ω；
（2）由圖可知，當電壓為2.5V時，電流約為0.48A，則可知，功率為：P=UI=2.5×0.48=1.2W；
（3）要使電源輸出功率最大，應使內外電阻相等，則可知，外電阻應為15Ω，此時電路中電流為：I=$\frac{E}{2r}$=$\frac{3.0}{2×15}$=0.1A，由圖可知，電壓U=0.2V，則燈泡電阻為：R_L=$\frac{0.2}{0.1}$=2Ω；滑動變阻器阻值為：R=15-2=13Ω．
故答案為：（1）3.5；（2）1.2；（3）13

點評 本題考查了實驗器材的選擇、設計實驗電路圖、作圖象、求燈泡實際功率等問題；要正確實驗器材的選取原則；要掌握描點法作圖的方法；要學會應用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)；同時注意燈泡電阻隨溫度的變化而變化，不能作為定值電阻處理．