Question

3．要測繪一個(gè)標(biāo)有“6V 2.5W”小燈泡的伏安特性曲線，要求多次測量盡可能減小實(shí)驗(yàn)誤差，備有下列器材：
A．直流電源（6V，內(nèi)阻未知）
B．電流表G（滿偏電流3mA，內(nèi)阻Rg=10Ω）
C．電流表A（0-0.6A，內(nèi)阻未知）
D．滑動變阻器R（0-20Ω，5A）
E．滑動變阻器R?（0-200Ω，1A）
F．定值電阻R₀（阻值1990Ω）
G．開關(guān)與導(dǎo)線若干
（1）由于所給實(shí)驗(yàn)器材缺少電壓表，某同學(xué)直接把電流表G作為電壓表使用測出小燈泡兩端電壓，再用電流表A測出通過小燈泡的電流，從而畫出小燈泡的伏安特性曲線．該方案實(shí)際上不可行，其最主要的原因是電流表G分壓較小，導(dǎo)致電流表A指針偏轉(zhuǎn)很小，誤差較大；
（2）為完成本實(shí)驗(yàn)，滑動變阻器應(yīng)選擇D（填器材前的序號）；
（3）請完成本實(shí)驗(yàn)的實(shí)物電路圖（圖1）的連線．

（4）如圖2所示為該種燈泡的U-I圖象，現(xiàn)將兩個(gè)這種小燈泡L₁、L₂與一個(gè)阻值為5Ω的定值電阻R連成如圖3所示電路，電源的電動勢為E=6V，電鍵S閉合后，小燈泡L₁與定值電阻R的電功率均為P，則P=0.20 W，電源的內(nèi)阻r=2.5Ω．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)兩電表的量程可以確定方案是否可行；
（2）明確電路結(jié)構(gòu)，從而確定滑動變阻器的使用；
（3）根據(jù)燈泡電阻大小選擇電流表內(nèi)外接法，否則應(yīng)用內(nèi)接法，則可得出對應(yīng)的實(shí)物圖；
（4）小燈泡L₁與定值電阻R的電功率均為P，可知此時(shí)燈泡L₁的電阻，通過電阻在圖象中得出電流、電壓，從而得出功率P的大�。�而燈泡L₂的電流是L₁電流的2倍，根據(jù)L₂的電流，通過圖線得出此時(shí)的電壓，再根據(jù)閉合電路歐姆定律求出電源的內(nèi)阻．

解答 解：（1）電流表G測量電壓范圍太小，導(dǎo)致電流表A指針偏轉(zhuǎn)很小，誤差較大；
（2）本實(shí)驗(yàn)只能采用分壓接法，因此滑動變阻器應(yīng)選擇總阻值較小的D；
（3）由于滿足燈泡電阻更接近電流表內(nèi)阻，所以電流表應(yīng)用外接法，由于伏安特性曲線中的電壓和電流均要從零開始測量，所以變阻器應(yīng)采用分壓式，如圖所示：
（4）由圖3所示電路圖可知，小燈泡L₁與定值電阻R并聯(lián)，它們兩端電壓相等，它們的電功率均為P，由P=UI可知，通過它們的電流相等，它們的電阻相等，即此時(shí)燈泡電阻為5Ω，由圖2所示圖象可知，燈泡兩端電壓為1V時(shí)通過燈泡的電流為0.2A，此時(shí)燈泡電阻為5Ω，則功率P=UI=1×0.2=0.2W；
由電路圖可知，L₂串聯(lián)在干路中，通過L₂的電流為I=0.2+0.2=0.4A，由圖3所示圖象可知，電流0.4A所對應(yīng)的電壓為4V，由閉合電路歐姆定律可知，電源內(nèi)阻為：r=$\frac{6-1-4}{0.4}$=2.5Ω．
故答案為：（1）電流表G分壓較小，導(dǎo)致電流表A指針偏轉(zhuǎn)很小，誤差較大；（2）D；（3）實(shí)物圖連線如圖；（4）0.20；2.5．

點(diǎn)評 本題考查了連接實(shí)物電路圖、實(shí)驗(yàn)器材的選擇、求功率；第（4）小題是本題的難點(diǎn)，分析清楚電路結(jié)構(gòu)、根據(jù)電路結(jié)構(gòu)及串聯(lián)電路特點(diǎn)求出燈泡兩端電壓，由圖象求出通過燈泡的電流是正確解題的關(guān)鍵．