Question

13．某同學(xué)為了描繪一個“6V，9W”的電學(xué)器件的伏安特性曲線，并測出該電學(xué)器件在額定電壓下的準(zhǔn)確電阻值，到實驗室尋找到了一些儀器，規(guī)格及數(shù)量如下：
A．電流表一只（0～0.06A，內(nèi)阻約為5Ω）
B．電壓表一只（0～3V，內(nèi)阻R_V=2kΩ）
C．定值電阻R₀=4kΩ
D．滑動變阻器R₁（0～5Ω，額定電流為0.5A）
E．滑動變阻器R₂（0～10Ω，額定電流為3A）
F．9V直流電源一個
G．開關(guān)、導(dǎo)線若干，待測電學(xué)器件一個
這位同學(xué)利用現(xiàn)有器材，結(jié)合所學(xué)知識，順利完成了實驗．
①該同學(xué)在實驗中滑動變阻器應(yīng)選用是E（填器材前序號字母）；
②實驗中電壓表的量程太小，需要電壓表和定值電阻R₀串聯(lián)，擴大電壓表量程．改造之后新的電壓表的量程為9V
③請在虛線框中畫出實驗電路圖．（待測電學(xué)器件用 表示）
④按照電路設(shè)計，測量該電學(xué)器件在額定電壓下的準(zhǔn)確電阻值時，電壓表的示數(shù)為U，電流表的示數(shù)為I．該電學(xué)器件在額定電壓下的準(zhǔn)確電阻值的表達(dá)式是R=$\frac{U（{R}_{V}+{R}_{0}）}{I{R}_{V}-U}$（物理量均用所給字母表示）

Answer 1

分析 ①兩個滑動變阻器的總阻值都不大，通過其額定電流的大小選擇合適的滑動變阻器．
②測量電源電流需從零測起，滑動變阻器采用分壓式接法，通過燈泡電阻的大小分析其是大電阻還是小電阻，從而確定電流表的內(nèi)外接．注意電壓表的量程偏小，需串聯(lián)定值電阻改裝成大量程的電壓表．
③通過歐姆定律及串并聯(lián)電路的特點，求出通過燈泡的電流和燈泡兩端的電壓，從而再根據(jù)歐姆定律求出燈泡的電阻．

解答 解：①燈泡的額定電流I=$\frac{P}{U}=\frac{9}{6}A=1.5A$，滑動變阻器采用分壓式接法，則通過滑動變阻器的電流會大于1.5A，滑動變阻器R₁的額定電流為0.6A，不安全，所以選用滑動變阻器R₂．故選E．
②電壓表的量程為3V，測量燈泡的電壓量程偏小，需串聯(lián)定值電阻改裝成大量程的電壓表；串聯(lián)后量程應(yīng)為9V；
③要測量燈泡的伏安特性，電壓電流需從零開始測起，所以滑動變阻器采用分壓式接法，燈泡在額定電壓下工作的電阻R=$\frac{{U}^{2}}{P}=4Ω$，屬于小電阻，電流表采取外接法．電路圖如右圖．
④電壓表的示數(shù)為U，則燈泡兩端的電壓${U}_{L}=\frac{U}{{R}_{V}}（{R}_{V}+{R}_{0}）$，通過電壓表的電流${I}_{V}=\frac{U}{{R}_{V}}$，所以通過燈泡的電流${I}_{L}=I-\frac{U}{{R}_{V}}$．
根據(jù)歐姆定律得，$R=\frac{\frac{U}{{R}_{V}}（{R}_{V}+{R}_{0}）}{I-\frac{U}{{R}_{V}}}=\frac{U（{R}_{V}+{R}_{0}）}{I{R}_{V}-U}$．
故答案為：①（1）E
②串；9
③如圖
④R=$\frac{U（{R}_{V}+{R}_{0}）}{I{R}_{V}-U}$

點評 本題考查描述小燈泡伏安特性曲線的實驗；解決本題的關(guān)鍵掌握實驗的原理，知道實驗的注意事項及操作流程，掌握器材選擇的原則．