Question

3．某同學(xué)在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中，現(xiàn)除了有一個標有“5V，2.5W”的小燈泡，導(dǎo)線和開關(guān)外，還有：
A．直流電源：電動勢約為6V，內(nèi)阻可不計
B．直流電流表A₁：量程0～3A，內(nèi)阻約為0.1Ω
C．直流電流表A₂：量程0～600mA，內(nèi)阻約為5Ω
D．直流電壓表V₁：量程0～15V，內(nèi)阻為15kΩ
E．直流電壓表V₂：量程0～3V，內(nèi)阻為6kΩ
F．滑動變阻器R：0～10Ω，2A
G．電阻箱一個R₀（符號為“”）：0～9999.9Ω，最小調(diào)節(jié)量0.1Ω；
實驗要求小燈泡兩端的電壓從零開始變化至額定電壓5V，且電表讀數(shù)相對誤差較�。�

（1）以上器材中電流表應(yīng)選用A₂（填器材代號），電壓表應(yīng)選用V₂（填器材代號）．
（2）在圖丙方框中畫出實驗原理電路圖；
（3）通過實驗作出小燈泡的伏安特性曲線，如圖甲所示．現(xiàn)把兩個完全相同的這種小燈泡并聯(lián)接到電路中，電路圖如圖乙所示，其中電源電動勢E=3V，內(nèi)阻r=6Ω，則此時每個燈泡的實際功率為0.11W．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)小燈泡規(guī)格求出的額定電流來選擇電流表的量程，根據(jù)額定電壓5V只是15V電壓表量程的$\frac{1}{3}$可知不能使用電壓表D，只能將3V量程的電壓表與電阻箱串聯(lián)進行改裝才行；
（2）根據(jù)題目要求確定為分壓接法；再根據(jù)小燈泡的電阻遠小于改裝后電壓表的內(nèi)阻可知電流表應(yīng)用外接法，即電路應(yīng)是分壓外接電路；
（3）由閉合電路歐姆定律以及串并聯(lián)電路規(guī)律表示出小燈泡的U-I圖象中同時畫出表示電源的U-I圖象，求出兩圖線的交點坐標即可．

解答 解：（1）根據(jù)小燈泡規(guī)格“5V，2.5W”可知小燈泡的額定電流為I=0.5A，所以電流表應(yīng)選A₂；
根據(jù)通過電表的示數(shù)不能小于量程的$\frac{1}{3}$要求可知，電壓表不能選擇15V量程，可考慮將3V量程的電壓表與電阻箱串聯(lián)進行改裝，即電壓表應(yīng)選V₂；
（2）由于小燈泡的電阻遠小于改裝后電壓表的內(nèi)阻，電流表應(yīng)用外接法，即電路應(yīng)是外接分壓電路，電路圖如圖所示：
（3）設(shè)通過小燈泡的電流為I，根據(jù)閉合電路歐姆定律應(yīng)有E=U+2Ir，變形為U=-2rI+E=-12I+3，
在小燈泡的U-I圖象中同時作出表示電源的U-I圖象如圖所示，其交點坐標為U=0.6V，I=0.19A，
所以小燈泡消耗的實際功率為P=UI=0.6×0.19=0.11W；
故答案為：（1）（1）A₂；　V₂　�。�2）如圖所示；（3）0.11

點評 本題應(yīng)明確：①應(yīng)根據(jù)小燈泡的額定電流和額定電壓來選擇電流表與電壓表的量程，當電表量程較小時可考慮進行改裝；②當變阻器采用分壓式接法時，應(yīng)選擇阻值小的變阻器以方便調(diào)節(jié)；③在表示小燈泡的U-I圖象中同時作出表示電源的U-I圖象，求出兩圖線的交點坐標即可求解．