《2025年赢在微点物理》

【典例4】在描绘一个标有“6.3 V 0.3 A”的小灯泡的伏安特性曲线的实验中，要求灯泡两端的电压由零逐渐增加到6.3 V，并便于操作。已选用的器材：
学生电源(电动势为9 V，内阻约1 Ω)；
电流表(量程为0~0.6 A，内阻约0.2 Ω；量程为0~3 A，内阻约0.04 Ω)；
电压表(量程为0~3 V，内阻约3 kΩ；量程为0~15 V，内阻约15 kΩ)；
开关一个、导线若干。
(1)实验中还需要选择一个滑动变阻器，现有以下两个滑动变阻器，则应选其中的______（填选项字母）。
A. 滑动变阻器(最大阻值10 Ω，最大允许电流1 A)
B. 滑动变阻器(最大阻值1 500 Ω，最大允许电流0.3 A)
(2)实验电路图应选用图______（填“甲”或“乙”）。
(3)请根据(2)中所选的电路图，补充完成图丙中实物电路的连线。
(4)闭合开关，改变滑动变阻器滑动端的位置，并记录对应的电流表示数I、电压表示数U。某次测量中电流表选择0~0.6 A量程，电压表选择0~15 V量程，电流表、电压表示数如图丁所示，可知该状态下小灯泡电阻的测量值$R_{x}=\frac{U}{I}=$______Ω（保留2位有效数字）。
(5)根据实验数据，画出的小灯泡I - U图线如图戊所示。由此可知，当小灯泡两端的电压增大时，小灯泡的电阻值将______（填“变大”或“变小”）。

答案：

(1)A　
(2)乙　
(3)见解析图　
(4)18　
(5)变大
解析　
(1)实验要求灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到6.3V,则滑动变阻器应采用分压接法,所以要选择最大值比较小的滑动变阻器,故选A。
(2)灯泡正常发光时的电阻为$R=\frac{U}{I}=\frac{6.3}{0.3}\ \Omega = 21\ \Omega$,该电阻值相对于电压表属于小电阻,所以电流表应采用外接法,又由
(1)得滑动变阻器采用分压接法,因此实验电路应选题图乙。
(3)根据实验电路图连接实物电路图,如图所示。

(4)电流表的量程为0～0.6A,每一小格的读数为0.02A,所以电流表的读数为0.22A。电压表的量程为0～15V,每一小格的读数为0.5V,所以电压表读数为8×0.5V = 4.0V。由欧姆定律得$R_{x}=\frac{U}{I}=\frac{4.0}{0.22}\ \Omega\approx18\ \Omega$。
(5)在I - U图像中,各个点与坐标原点的连线的斜率表示电阻的倒数,由图可知,随电压增大,各点与坐标原点的连线的斜率减小,所以可知小灯泡的电阻值变大。