Question

20．在探究規(guī)格為“4.0V  2．OW”的小燈泡L的伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)中，可供選用的器材如下：
小燈泡L：“4.0V．2.0W”；
電流表A₁：量程3.0A，內(nèi)阻約為0.1Ω；
電流表A₂：量程0.6A，內(nèi)阻約為0.2Ω；
電壓表V：量程3.0V，內(nèi)阻R_V=9.0kΩ；
定值電阻R₁：阻值2.0kΩ；
定值電阻R₂：阻值4.5kΩ；
定值電阻R₃：阻值12.0kΩ
定值電阻R₄：阻值18.0kΩ
滑動變阻器R：阻值范圍0～10Ω，；
學(xué)生電源E：電動勢6.0V，內(nèi)阻不計(jì)；
開關(guān)S及導(dǎo)線若干．
（1）電流表應(yīng)選A₂，定值電阻選R₂（在R₁、R₂、R₃、R₄中選一個(gè)）．
（2）在方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，并在圖上標(biāo)明所選器材代號．
（3）小雨同學(xué)采用同樣的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，檢查實(shí)驗(yàn)電路連接正確，然后閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑動頭，發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表指針始終不發(fā)生偏轉(zhuǎn)．在不斷開電路的情況下，檢查電路故障，應(yīng)使用多用電表直流電壓10V（選填“歐姆×10”、“直流電壓10V”或“直流電流2.5mA”）擋，檢查過程中將多用電表的紅、黑表筆與電流表“+”、“-”接線柱接觸時(shí)，多用電表指針發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，說明電路故障是電流表斷路．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)待測元件的額定電流選擇電流表，根據(jù)改裝原理可明確應(yīng)選用的定值電阻；
（2）要描繪待測元件的伏安特性曲線，電壓與電流應(yīng)從零開始變化，滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法，根據(jù)待測元件電阻阻值與電表內(nèi)阻間的關(guān)系確定電流表的接法，然后連接實(shí)物電路圖．
（3）在不斷開電源的情況下，一般應(yīng)用直流電壓表檢查電路故障；當(dāng)電壓表并聯(lián)在某段電路兩端時(shí)，如果電壓表示數(shù)為零，說明該部分電路短路或該部分電路完好而在該部分電路之外存在斷路；如果電壓表示數(shù)較大，接近電源電動勢，說明該部分電路斷路．

解答 解：（1）根據(jù)待測元件規(guī)格“4V，2.0W”可知，額定電流約為I=$\frac{P}{U}$=$\frac{2.0}{4}$=0.5A；故電流表應(yīng)選A₂；
因電壓表量程為3V，小于燈泡的額定電壓，故為了能完成測量，采用串聯(lián)一定值電阻的方式來擴(kuò)大量程，且改裝后量程略大于4V即可；根據(jù)改裝原理可知，串聯(lián)電阻至少應(yīng)為R=$\frac{4-3}{\frac{3}{9}}$=3KΩ；故選擇R₂
（2）待測元件電阻為R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{{4}^{2}}{2}$=8Ω；相對改裝后的電壓表為小電阻，所以電流表應(yīng)用外接法，又變阻器采用分壓式接法，故原理圖如圖所示
（3）閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑動頭，發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表指針始終不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明電路中有斷路；
不斷開電路進(jìn)行測量時(shí)，只能采用電壓表進(jìn)行；且電壓表量程要大于電源電壓；故選用8V的直流電壓表進(jìn)行測量；查過程中將多用電表的紅、黑表筆與電流表“+”、“-”接線柱接觸時(shí)，多用電表指針發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，說明電路故障是電流表斷路．
故答案為：（1）A₂；R₂
（2）如圖
（3）直流電壓10V；電流表斷路．

點(diǎn)評 通過本題應(yīng)明確：①根據(jù)待測電阻的額定電流和額定電壓來選擇電流表與電壓表的量程；②當(dāng)電路要求電流從零調(diào)時(shí)，變阻器應(yīng)采用分壓式接法，應(yīng)選擇全電阻小的變阻器以方便調(diào)節(jié)