Question

15．學(xué)校開放實驗室，同學(xué)們?yōu)榱嗣枥L小燈泡L的伏安特性曲線，并想同時較準(zhǔn)確測其在額定電流下的功率，領(lǐng)取可供選川的器材如下：
小燈泡L，規(guī)格“額定電流為1.0A，額定功率約為6.0W”；
電流表A₁，量程3A，內(nèi)阻約為O．lΩ；
電流表A₂，15程0.5A，內(nèi)阻r₂=4Ω；
電壓表V，量程3V，內(nèi)阻r_v=1.0kΩ；
標(biāo)準(zhǔn)電阻 R₁，阻值4Ω；
標(biāo)準(zhǔn)電阻R₂，阻值2.0kΩ；
學(xué)生電源E，電動勢約為8V，內(nèi)阻不計；開關(guān)S及導(dǎo)線若干．

①實驗時有兩個滑動變阻器可供選擇：
a．阻值0到10Ω，額定電流l.0A
b．阻值0到20Ω，額定電流2.0A
本實驗應(yīng)選的滑動變阻器是b （選填“a”或“b”）．
②老師要求要盡量能準(zhǔn)確地描繪出L完整的伏安特件曲線，電壓需從零開始，在安全前提下盡可能減小誤差且調(diào)節(jié)方便，在圖1虛線框內(nèi)畫出滿足要求實驗電路圖，并在圖上標(biāo)明所選器材代號（其中電阻箱符號為，滑動變阻器的符號為，其余器材用通用的符號表示）．
③某次實驗時，若電流表滿偏時，電壓表的讀數(shù)如圖2所示，則電壓表的讀數(shù)為2.60V，燈泡額定功率為5.8W．（計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 ①根據(jù)實驗原理明確應(yīng)選擇滑動變阻器為小阻值，兩電阻均可以使用，所以應(yīng)從其允許通過的電流進(jìn)行分析，從而確定應(yīng)選擇哪一個滑動變阻器；
②根據(jù)實驗原理以及給出的儀表進(jìn)行分析，再根據(jù)電路的改裝明確實驗電路；
③根據(jù)電表的讀數(shù)以及改裝原理，利用串并聯(lián)電路的規(guī)律分析燈泡中的電流和電壓，再根據(jù)P=UI即可確定額定功率．

解答 解：①本實驗中應(yīng)采用滑動變阻器分壓接法，故應(yīng)選擇總阻值較小的電阻；兩電阻均可以使用，但由于燈泡電流為1A，而滑動變阻器中電流一定大于燈泡中的電流，故a不能使用，故選 b；
②由于要求電流由零開始調(diào)節(jié)，故應(yīng)選擇滑動變阻器分壓式接法，由P=UI可知，燈泡的額定電壓U=$\frac{P}{I}$=$\frac{6}{1}$=6V，而電壓表量程只有3V，因此應(yīng)串聯(lián)定値電阻R₂來增大量程；同時由于燈泡額定電流為1A，若選擇3A量程則誤差太大，故應(yīng)采用已知內(nèi)阻的電流表A₂并聯(lián)小阻值的定值電阻R₁來增大量程；同時因電流表內(nèi)阻已知，因此為了減小誤差，可以采用電流表內(nèi)接法；故原理圖如圖所示；
③電壓表量程為3V，最小分度為0.1V，則讀數(shù)為2.60V；電流表達(dá)滿偏，故電流表示數(shù)為0.5A；
根據(jù)改裝原理可知，燈泡中的電流I'=I+$\frac{I{r}_{2}}{{R}_{1}}$=0.5+$\frac{0.5×4}{4}$=1A；
燈泡兩端的電壓U’=$\frac{U}{{R}_{V}}$（R_V+R₂）-Ir₂=$\frac{2.60}{1}（1+2）$-0.5×4=5.8V；
則由P=U'I'可知，燈泡功率P=5.8×1=5.8W．
故答案為：①b；②如圖所示；③2.60V；5.8．

點評 本題考查描繪燈泡伏安特性曲線的實驗，要注意儀器選擇、電路設(shè)計、連接實物圖是電學(xué)實驗經(jīng)常考查的重點知識，從U-I圖象可以得出的信息：知道一定電壓下的通過燈泡的電流，然后根據(jù)電學(xué)基礎(chǔ)知識進(jìn)行求解，對于這部分知識主要在平時加強(qiáng)訓(xùn)練．