Question

20．在某次描繪小燈泡伏安特性曲線的實驗中，所選用的實驗器材有：
A：小燈泡“2.5V，0.2A”
B：電流表0-0.6A-3A（內(nèi)阻約1Ω）
C：電壓表0-3V-15V （內(nèi)阻很大）
D：滑線變阻器“2A，10Ω”
E：電源（兩節(jié)干電池）
F：開關(guān)一個，導(dǎo)線若干

（1）在實驗時小杰同學(xué)采用了如圖1所示的實物電路，則具體實驗操作前該電路需改進的地方有電流表應(yīng)采用外接法；電流表量程太大；滑片應(yīng)置于左側(cè)
（2）在改正電路需改進之處后，小杰同學(xué)進行了實驗，但在實驗中發(fā)現(xiàn)，無論怎樣調(diào)節(jié)滑線變阻器，都不能使小燈泡兩端電壓達到2.5V額定電壓，而是只能勉強達到1.80V，于是他猜想是否干電池太舊，總電動勢只能達到1.8V，為了驗證自己的猜想，他用以上器材進行了測該電源電動勢和內(nèi)阻的實驗，電路圖如圖2，實驗數(shù)據(jù)如下：

U（V）	2.37	2.30	2.18	2.10	1.90	1.60	1.30
I（A）	0.11	0.14	0.18	0.21	0.29	0.42	0.56

Ⅰ．請在如圖3坐標紙上畫出U-I圖線，由圖線可得E=2.61V，電源內(nèi)阻為r=2.6Ω
Ⅱ．描繪小燈泡伏安特性曲線的實驗中電壓只能達到1.8V的原因是否如小杰所猜測？由實驗數(shù)據(jù)得小燈泡兩端電壓為1.8V時電流為0.19A，試通過分析說明只能達到1.80V的原因．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡內(nèi)阻與電表內(nèi)阻的關(guān)系確定電流表的接法；實驗時電表要選擇合適的量程；滑動變阻器采用分壓接法，閉合開關(guān)前，分壓電路分得的電壓應(yīng)為零．
（2）應(yīng)用描點法作圖作出電眼的U-I圖象；電源的U-I圖象與縱軸交點的坐標值是電源的電動勢，圖象斜率的絕對值是電源的內(nèi)阻；根據(jù)實驗電路，應(yīng)用歐姆定律分析答題．

解答 解：（1）小燈泡內(nèi)阻很小，約為幾歐姆到十幾歐姆，而電壓表內(nèi)阻很大，約為幾千歐姆定律到幾萬歐姆，燈泡電阻遠小于電壓表內(nèi)阻，實驗時電流表應(yīng)采用外接法而不是采用內(nèi)接法；電源電動勢約為3V，燈泡電阻約為幾歐姆左右，電路最大電流不會超過0.6A，電流表應(yīng)選0.6A量程而不是選擇3A量程；由圖甲所示可知，滑動變阻器采用分壓接法，閉合開關(guān)前，為保護電路，滑片應(yīng)置于左端，不能放在右端．
（2）Ⅰ、根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)在坐標系內(nèi)描出對應(yīng)的點，然后作出圖象，電源的U-I圖象如圖所示：
由圖象可知，圖象與縱軸的交點坐標值為你2.61，則電源電動勢為：E=2.61V，電源內(nèi)阻為：r=$\frac{△U}{△I}$=$\frac{2.61-1.30}{0.5}$≈2.6Ω；
Ⅱ、電源電動勢為2.61V，電壓表示數(shù)達不到2.5V，不是電源電動勢太小造成的；燈泡兩端電壓為1.8V時，燈泡電阻為：R=$\frac{1.8V}{0.19A}$≈9.5Ω，
分壓支路小燈泡與電流表總內(nèi)阻約為10歐姆，滑動變阻器最大阻值為10Ω，
則滑動變阻器與分壓支路并聯(lián)電阻約為5歐姆，U_分壓=IR_并=$\frac{E}{{R}_{并}+r}$R_并=$\frac{2.61×5}{5+2.6}$≈1.7V，所以電壓表示數(shù)不能達到2.5V；
故答案為：（1）電流表應(yīng)采用外接法；電流表量程太大；滑片應(yīng)置于左側(cè)；（2）Ⅰ、圖象如圖所示；2.61； 2.6；Ⅱ、電壓只能到達1.8V的原因是電源燈泡的最大分壓約為1.8V．

點評 本題考查了實驗電路分析、求電源電動勢與內(nèi)阻，應(yīng)用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)是常用的實驗數(shù)據(jù)的處理方法，要掌握描點法作圖的方法，要會根據(jù)電源的U-I圖象求出電源的電動勢與內(nèi)阻．