Question

如图所示，虚线框内是某个灯光显示组件，内部三个小灯光完全相同，由于发生了故障，被整体拆下后组成图示的实验电路进行检测和数据测定。已知小灯泡的标称值为“2.6V，0.2A”，电池电动势约4V（内阻可忽略），电压表量程0〜4V（内阻约4kΩ）,电流表量程0〜200mA(内阻约2Ω)。

（1）滑动变阻器有两种型号可供选择：R₁(0〜100Ω，2A)，R₂(0〜10Ω，3A)，则应选择_______（填“ R₁”或“ R₂”）；

（2）闭合电键S₁，调整滑动触头位置在中间位置附近，结果小灯泡都不亮，电流表没有示数，将电键S₂先接a后接b，电压表显示的示数都为2.2V。假设故障是由一个灯泡损坏引起的，那损坏的灯泡一定是_______灯，且该灯已经_______（填“断路”或“短路”）了；

（3）用同一型号的灯泡更换损坏的灯泡后，故障排除，闭合电键S₁，调整滑动触头位置，读出电流表的示数I，再将电键S₂先接a后接b，先后读出电压表两次的示数U₁和U₂。然后调整滑动触头处于不同的位置进行重复操作。实验的大部分数据如下表：

（4）利用实验得到的数据描绘一个小灯泡的U-I图线，实验数据描点后如图所示。其中I=100mA处的数据没有测定，但可以根据电路的特点从其它实验数据导出，请导出该数据后将其补充描绘在图中，并描出小灯泡的完整的U-I图线;

（5）分析U-I图线可知，随着电压增大，小灯泡电阻的变化情况是____________________;

（6）由实验测量数据可知，要使该灯光显示组件的功率达到允许的最大值，可以使用一个电动势E=4.00V，内阻r=__________Ω的电池直接连接该组件。（结果保留2位有效数字）

Answer

（1）R2 （2）A； 断路 （4）如图；（其中I=100mA时，U1=0.70V）

（5）灯泡电阻随电压增大先不变后增大

【解析】（1）滑动变阻器选用分压电路，故选用阻值较小的R2；

（2）闭合电键S1，调整滑动触头位置在中间位置附近，结果小灯泡都不亮，电流表没有示数，说明干路发生了断路；将电键S2先接a后接b，电压表显示的示数都为2.2V。进一步说明损坏的灯泡一定是A灯，且该灯已经断路了；

（4）图像如图；（其中I=100mA时，U1=0.70V）

（5）分析U-I图线可知，随着电压增大，开始时图像为直线，说明电阻不变；以后斜率逐渐变大，则小灯泡电阻的变化情况是灯泡电阻随电压增大先不变后增大；

(6) 由实验测量数据可知，电流是200mA时组件两端的电压为3.3V；此时该灯光显示组件的功率达到允许的最大值，若使用一个电动势E=4.00V的电池直接连接该组件，则内阻上的电压为4V-3.3V=0.7V，则电源的内阻