Question

6．某學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)描繪小燈泡L（額定電壓2.5V，額定功率1.2W）的U-I特性曲線，可供選擇的實(shí)驗(yàn)器材有：
A．電源（電動勢E=3.0V，內(nèi)阻r=1.0Ω）
B．電流表A₁（量程0-0.6A，內(nèi)阻r₁=1.0Ω）
C．電流表A₂（量程0-3A，內(nèi)阻r₂=0.3Ω）
D．電壓表V₁（量程0-15V，內(nèi)阻約3kΩ）
E．電壓表V₂（量程0-3V，內(nèi)阻未知）
F．滑動變阻器R₁（0-10Ω，允許通過的最大電流2A）
G．滑動變阻器R₂（0～500Ω，允許通過的最大電流0.5A）
H．開關(guān)一個和導(dǎo)線若干

實(shí)驗(yàn)要求待測小燈泡兩端的電壓從零開始變化．測量中電表的最大讀數(shù)不小于其量程的$\frac{1}{3}$，則：
（1）電壓表應(yīng)該選E，滑動變阻器應(yīng)選F（均選填器材前的序號）．
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，連接實(shí)物圖甲，使它成為完整的實(shí)驗(yàn)電路（其中，部分電路已連好不得更改）．
（3）連接電路后，該小組測得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示：

I/A	0.15	0.20	0.25	0.30	0.35	0.40	0.45
U/V	0.25	0.40	0.60	0.90	1.25	1.85	2.50

其中，I是電流表的示數(shù)，U是電壓表的示數(shù)，用U_x表示待測小燈泡L兩端的實(shí)際電壓，通過計(jì)算算出每組數(shù)據(jù)對應(yīng)的U_x，在如圖乙所示的坐標(biāo)圖中畫出其U_x-I曲線．
（4）該小組將本實(shí)驗(yàn)中的待測小燈泡L以及所選的滑動變阻器并聯(lián)起來，接在實(shí)驗(yàn)中提供的電源兩端，要使電源的輸出功率最大，則滑動變阻器接入電路的阻值為1.3Ω（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)小燈泡的額定電流選擇電流表，根據(jù)小燈泡額定電壓選擇電壓表，為方便實(shí)驗(yàn)操作，應(yīng)選擇最大阻值較小的滑動變阻器．
（2）根據(jù)燈泡電阻與電表內(nèi)阻的關(guān)系確定電流表接法，然后答題．滑動變阻器采用分壓接法；
（3）根據(jù)描點(diǎn)法作圖；
（4）當(dāng)并聯(lián)電阻等于電源內(nèi)阻時，電源輸出功率最大，再結(jié)合串并聯(lián)電路的特點(diǎn)求解即可．

解答 解：（1）小燈泡額定電流I=$\frac{P}{U}=\frac{1.2}{2.5}=0.48A$，電流表應(yīng)選B，
小燈泡額定電壓為2.5V，電壓表選E；
為方便實(shí)驗(yàn)操作，滑動變阻器應(yīng)選最大阻值較小的F，
（2）小燈泡正常發(fā)光時的電阻R=$\frac{{U}^{2}}{P}=\frac{2．{5}^{2}}{1.2}=5.2Ω$，電流表內(nèi)阻約1Ω，則小燈泡屬于小電阻，電流表應(yīng)采用外接法，由圖甲所示電路圖可知，滑動變阻器采用分壓接法，實(shí)物圖如圖所示：
（3）根據(jù)電路圖可知，小燈泡L兩端的實(shí)際電壓即為電壓表示數(shù)，根據(jù)描點(diǎn)法作出U_x-I曲線，如圖所示：
（4）該小組將本實(shí)驗(yàn)中的待測小燈泡L以及所選的滑動變阻器并聯(lián)起來，當(dāng)并聯(lián)電阻等于電源內(nèi)阻時，電源輸出功率最大，此時電路中電流為I=$\frac{E}{2r}=\frac{3}{2}=1.5A$，小燈泡的電壓U=1.5V，根據(jù)圖乙可知，小燈泡的電流為0.38A，所以滑動變阻器的電流I′=1.5-0.38=1.12A，
根據(jù)歐姆定律可知，滑動變阻器的電阻R=$\frac{1.5}{1.12}=1.3Ω$．
故答案為：（1）E；F；（2）如圖所示；（3）如圖所示；（4）1.3

點(diǎn)評 本題考查了歐姆定律的應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)器材的選擇、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、求功率等問題，當(dāng)電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于待測電阻阻值時，電流表應(yīng)采用外接法，要掌握實(shí)驗(yàn)器材的選擇原則，難度適中．