德智教育网

  经常遇到这样的题目，已知几组小灯泡的U、I值，要求画出小灯泡的伏安特性曲线，最后将小灯泡接在一已知电动势和内电阻的电源，求解小灯泡的实际功率。

先举个栗子：

  在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验时，所使用的电流表内阻约为几欧，电压表的内阻约为十几千欧。实验中得到了8组数据，在图1所示的电流—电压（I—U）坐标系中，通过描点连线得到了小灯泡的伏安特性曲线。

  ①请你判断实验电路的连接方式，根据你的判断在图2虚线框中画出实验电路图，并在图3中连线使之为实验电路。

  ②根据图4，可确定小灯泡的功率P与U²和I²的关系，下列示意图中正确的是______。

  ③将被测小灯泡与一电源连成如图5所示的电路。电源的电动势为8.0v，内阻为16Ω。则小灯泡所消耗的实际电功率为_______w。

分析与解答：

  ①因为小灯泡的电压需要由零开始增大，所以滑动变阻器应该接成分压式。又因为小灯泡电阻与电流表电阻相差不大，故用电流表外接法来测量小灯泡电流。电路图如图6所示、实物图如图7所示。

  ②因为小灯泡的电阻随着电压、电流的增大而增大，根据功率公式 P =U²/R，P =I²R（是平方），故小灯泡的功率P与U²和I²的关系，示意图4中正确的是D 。

  ③ 在图1的小灯泡的伏安特性曲线上，画出电源的I—U图像，如图8所示，图像在U轴的截距表示电动势，在I轴的截距表示短路电流。两个图像的交点坐标表示小灯泡和电源的共同工作状态，即它们两端的电压和通过的电流。交点坐标大约是U=2.5v，I=0.35A。所以小灯泡所消耗的实际电功率约为2.5×0.35w=0.875w。

方法总结：

  因为小灯泡的电阻随着电压、电流的增大而增大，虽然知道电源的电动势和内电阻，但不好用公式法计算小灯泡所消耗的实际电功率。在小灯泡的伏安特性曲线上，画出电源的I—U图像，两个图像的交点坐标表示小灯泡和电源的共同工作状态，即它们两端的电压和通过的电流。读出电压坐标和电流坐标，二者乘积就表示电源的输出功率，亦即小灯泡所消耗的实际电功率。

走进高考：

  某同学研究小灯泡的伏安特性，所使用的器材有：小灯泡L（额定电压3.8 V，额定电流0.32 A）；电压表V（量程3 V，内阻3 kΩ）；电流表A（量程0.5 A，内阻0.5 Ω）；固定电阻R₀（阻值1 000 Ω）；滑动变阻器R（阻值0~9.0 Ω）；电源E（电动势5 V，内阻不计）；开关S；导线若干。

  （1）实验要求能够实现在0~3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图。

  （2）实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图（a）所示。

  由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻_________（填“增大”“不变”或“减小”），灯丝的电阻率__________（填“增大”“不变”或“减小”）。

  （3）用另一电源E₀（电动势4 V，内阻1.00 Ω）和题给器材连接成图（b）所示的电路，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率。闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为____________W，最大功率为___________W。（结果均保留2位小数）

同学们，自己联系一下吧！

德智加油包：

高三物理二轮复习

高三物理三轮复习