Question

2．有一小燈泡上標(biāo)有“4.8V 2W”的字樣，某同學(xué)為了測量小燈泡在不同電壓下的電功率，從實驗室找到以下器材：
A．電流表頭G（0-1mA，內(nèi)阻為3kΩ）     
B．電流表A（0-0.6A，內(nèi)阻約1Ω）     
C．電阻箱（0-9999.9Ω）
D．滑動變阻器R（10Ω，2A）      
E．學(xué)生電源（直流6V，內(nèi)阻不計）      
F．開關(guān)、導(dǎo)線若干
（1）由于表頭量程偏小，該同學(xué)首先需將表頭改裝成量程為6V的電壓表，則應(yīng)該將表頭與電阻箱串聯(lián)（填“并聯(lián)”或“串聯(lián)”），并將該電阻箱阻值調(diào)為3000Ω
（2）接著該同學(xué)用改裝后的電壓表測量小燈泡在不同電壓下的電功率，請在虛線方框中畫出實驗原理圖．
（3）某次測量，電流表指針偏轉(zhuǎn)如圖甲所示，則電流表的示數(shù)為0.44A
（4）該小組描繪出的伏安特性曲線如圖乙所示，若將2只相同的小電珠串聯(lián)后，直接與電動勢為3V、內(nèi)阻為1Ω的電源組成閉合回路，每個小電珠的功率約為0.44W．（保留兩位小數(shù)）

Answer 1

分析 （1）把電流表改裝成電壓表，需要串聯(lián)一個分壓電阻，應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律分析答題．
（2）根據(jù)題意確定滑動變阻器的接法以及電流表的接法，從而確定電路圖；
（3）根據(jù)圖示電流表確定其量程與分度值，讀出其示數(shù)．
（4）根據(jù)串并聯(lián)電路的性質(zhì)以及閉合電路歐姆定律進(jìn)行分析，確定單個燈泡的電壓和電流關(guān)系，作出對應(yīng)的伏安特性曲線，交點(diǎn)即為燈泡的工作點(diǎn)．

解答 解：（1）把電流表改裝成電壓表，需要串聯(lián)一個大電阻，由串并聯(lián)電路規(guī)律可知，其電阻阻值：
R=$\frac{U}{{I}_{g}}$-R_g=$\frac{6}{1×1{0}^{-3}}$-3000=3000Ω；
（2）由于滑動變阻器阻值較小，并且本實驗要求從零開始測量，故應(yīng)采用分壓接法，同時因燈泡內(nèi)阻較小，故應(yīng)采用電流表外接法，原理圖如圖所示；
（3）電流表量程為0.6A，則最小分度為0.02A，故讀數(shù)為0.44A；
（4）兩燈泡串聯(lián)后接入電源兩端組成閉合回路，則兩燈泡中電流相同，所以電壓也應(yīng)相同，設(shè)單個燈泡電壓為U，電流為I，則有：
2U=E-Ir
代入數(shù)據(jù)并化簡可得對應(yīng)的U-I圖象為：
U=1.5-0.5I
在燈泡伏安特性曲線中作出對應(yīng)U-I圖象如圖乙所示，兩圖象的交點(diǎn)即表示燈泡的工作點(diǎn)，則可知：U=1.3V，I=0.34A，故燈泡的功率P=UI=1.3×0.34=0.44W；
故答案為：（1）串聯(lián)；3000；（2）如圖所示；（3）0.44；（4）0.44．

點(diǎn)評 本題考查燈泡伏安特性曲線的實驗，要注意明確實驗原理，知道實驗中應(yīng)采用的電路接法，同時明確圖象的準(zhǔn)確應(yīng)用，注意兩只燈泡串聯(lián)后對應(yīng)的U-I圖象關(guān)系的確定方法．