Question

某同学研究小灯泡的伏安特性，所使用的器材有：

小灯泡（额定电压，额定电流）；

电压表（量程，内阻）；

电流表（量程，内阻）；

固定电阻（阻值）；

滑动变阻器（阻值）；

电源（电动势，内阻不计）；开关：导线若干。

①实验要求能够实现在的范围内对小灯泡的电压进行测量，在虚线框中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灯丝的电阻率__________（填“增大”“不变”或“减小”）。

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

Answer

如图； 增大 0.41 1.17

【解析】

（1）实验研究小灯泡的伏安特性，所以电压从0开始调节，采用分压电路：

（2）I-U图像的斜率为，从图中可以看出斜率变小，则电阻变大，而电阻，电阻率增大

（3）

当滑动变阻器阻值全部接入时，灯泡的功率最小，将R等效为电源内阻，则电源电动势为4V，等效内阻为10Ω；作出电源的伏安特性曲线如图中实线所示；由图可知，灯泡电压为U=1.8V，电流I=230mA=0.23A，则最小功率P=UI=1.8×0.23=0.41W；

当滑动变阻器接入电阻为零时，灯泡消耗的功率最大；此时电源的内阻为1.0Ω，作出电源的伏安特性曲线如图中虚线所示；如图可知，此时电压为3.65V，电流为320mA=0.32A；则可知最大功率=U′I′=3.65×0.32=1.17W