Question

1．有一個小燈泡上標(biāo)有“4.0V 0.7A”的字樣，現(xiàn)要求測定小燈泡在不同電壓下的功率P，并作出功率P與其兩端電壓的平方U²的關(guān)系圖．可供選擇器材如下：
A．小燈泡L，規(guī)格“4.0V 0.7A”
B．電流表A₁（0～3A，內(nèi)阻約0.1Ω）
C．電流表A₂（0～0.6A，內(nèi)阻r₂=0.2Ω）
D．電壓表V₁（0～3V，內(nèi)阻9kΩ）
E．電壓表V₂（0～15V，內(nèi)阻約為30kΩ）
F．標(biāo)準(zhǔn)電阻R₁=1Ω
G．標(biāo)準(zhǔn)電阻R₂=3kΩ
H．滑動變阻器R（0～10Ω）
I．學(xué)生電源（E=6V，內(nèi)阻不計）
J．開關(guān)S及導(dǎo)線若干

（1）甲同學(xué)設(shè)計了如圖甲所示電路來測量，當(dāng)電壓表讀數(shù)為2.40V時，電流表示數(shù)如圖乙所示為0.48A，此時L的電阻為5.00Ω
（2）學(xué)習(xí)小組同學(xué)經(jīng)討論認(rèn)為要想更準(zhǔn)確地描繪出L完整的P-U²曲線，需要重新設(shè)計電路．請你在甲同學(xué)的基礎(chǔ)上利用所供器材，在圖丙所示的虛線框內(nèi)補(bǔ)畫出實驗電路圖，并在圖上標(biāo)明所選器材代號；若伏特表讀數(shù)為2.70V，安培表讀數(shù)為0.50A，則燈L消耗的功率P=2.16W．

Answer 1

分析 （1）由圖示電流表確定其分度值，讀出電流表示數(shù)，然后由歐姆定律求出燈泡電阻阻值．
（2）電流表A₁量程太大，讀數(shù)誤差太大，為減小誤差，應(yīng)該選用電流表A₂，給電流表A₂并聯(lián)一個分流電阻，據(jù)此設(shè)計實驗電路．再根據(jù)改裝原理求出燈泡中電流，由P=UI可求得實際功率．

解答 解：（1）由圖2所示可知，電流表分度值是0.02A，故電流表示數(shù)為0.48A，此時燈泡電阻R_L=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.40}{0.48}$=5.00Ω．
（2）電流表A₁量程太大，讀數(shù)誤差太大，為減小誤差，應(yīng)該選用電流表A₂，給電流表A₂并聯(lián)一個分流電阻，根據(jù)改裝原理可知，應(yīng)并聯(lián)小電阻R₁；同時電壓表量程過小，故應(yīng)串聯(lián)一個電阻分壓，并且應(yīng)串聯(lián)大電阻R₂；實驗電路圖如圖所示．
根據(jù)改裝原理可知，燈泡兩端的實際電壓U=$\frac{{R}_{2}+{R}_{v}}{{R}_{v}}{U}_{0}$=$\frac{3+9}{9}×2.7$=3.6V；
流過燈泡的實際電流I=I₀+$\frac{{I}_{0}{r}_{2}}{{R}_{1}}$=0.50+$\frac{0.50×0.2}{1}$=0.60A；
則燈泡的實際功率P=UI=3.6×0.6=2.16W．
故答案為：（1）0.48；5.00；（2）如圖所示；2.16．

點(diǎn)評 本題考查燈泡伏安特性曲線的描述實驗，要注意對電表讀數(shù)時要先確定電表量程的分度值，讀數(shù)時視線要與電表刻度線垂直；應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)即可求出燈泡兩端電壓．