Question

15．為精確描繪一標有“4.8V 0.3A”的小燈泡的伏安特性曲線，可供選擇的器材有：
電壓表：量程1V，內(nèi)阻998.3Ω
電流表：量程0.3A，內(nèi)阻約5Ω
電阻箱R₀：最大阻值99999.9Ω，符號“”
滑動變阻器R：0～20Ω
電源E：電動勢約6V，內(nèi)阻不計
單刀單擲開關(guān)1個，導線若干．

（1）實驗中，某實驗小組采用分段的方法進行描繪．他們先采用圖1的電路描繪0-1.0V該燈泡的伏安特性曲線．
在某一電壓下，電路中的電流表、電壓表的示數(shù)如圖2、3所示．則電流表的讀數(shù)為0.103A，電壓表的讀數(shù)為0.79V．
調(diào)節(jié)滑動變阻器的電阻，讀出電壓表和電流表的示數(shù)，繪出0～1.0V該燈泡的伏安特性曲線如圖4所示．
（2）之后，他們重新設(shè)計電路描繪該燈泡1.0V～4.80V電壓的伏安特性曲線：
①請你利用上述器材為該組同學設(shè)計實驗電路，并將它畫在指定位置．
②為了滿足本實驗的要求并保證實驗的精確度，電阻箱的阻值應(yīng)為3993.2Ω．
③實驗中描繪出1.0V～4.80V小燈泡的伏安特性曲線如圖5所示，由圖可知該燈泡的額定功率為1.43W（保留三位有效數(shù)字）．小燈泡工作在4.80V電壓時與0.60V電壓時的電阻比值為2.6（保留二位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 本題（1）電表讀數(shù)時應(yīng)根據(jù)電表每小格讀數(shù)大小確定估讀方法，若每小格讀數(shù)出現(xiàn)“1”應(yīng)進行“$\frac{1}{10}$”估讀，出現(xiàn)“2”則應(yīng)進行“$\frac{1}{2}$”估讀，出現(xiàn)“5”應(yīng)進行“$\frac{1}{5}$”估讀；題（2）①的關(guān)鍵是應(yīng)將電壓表與電阻箱串聯(lián)以擴大量程，由于待測電阻滿足電流表外接的條件可知，電流表應(yīng)用外接法，再根據(jù)電流從零調(diào)可知變阻器應(yīng)處于分壓式接法；題②根據(jù)小燈泡的額定電壓為4.8V可知，應(yīng)將電壓表的量程改為5V，然后根據(jù)歐姆定律求出電阻箱的阻值即可；題③根據(jù)圖5和圖4讀出相應(yīng)的電壓與電流，然后求解即可．

解答 解：（1）由于電流表每小格的讀數(shù)為0.01A，應(yīng)進行“$\frac{1}{10}$”估讀，即應(yīng)估讀到0.001A，所以電流表的讀數(shù)為I=0.103A；
同理，電壓表每小格讀數(shù)為0.02V，所以應(yīng)進行“$\frac{1}{2}$”估讀，即應(yīng)估讀到0.01V，所以電壓表讀數(shù)為U=0.79V；
（2）①由于電壓表的量程遠小于小燈泡的額定電壓，所以應(yīng)將電壓表與電阻箱串聯(lián)進行改裝，又因為小燈泡的電阻遠小于改裝后電壓表的內(nèi)阻，所以電流表應(yīng)采用外接法；
由于測定小燈泡的伏安特性曲線要求電流從零調(diào)，所以變阻器應(yīng)采用分壓式接法，電路圖如圖所示：

②小燈泡的額定電壓為4.8V，可將電壓表的量程改為5V，根據(jù)歐姆定律可知，電阻箱的電阻應(yīng)調(diào)為${R}_{0}^{\;}$=$\frac{5-1}{\frac{1}{998.3}}=3993.2Ω$；
③根據(jù)U-I圖象可讀出當電壓U=4.8V時，對應(yīng)的電流為I=0.296A，所以小燈泡的額定功率為P=UI=4.8×0.296≈1.43W（1.40～1.44都可以）；
小燈泡在4.8V時對應(yīng)的電阻為${R}_{1}^{\;}$=$\frac{4.8}{0.296}=16.6Ω$
當電壓為0.6V時，通過圖4的U-I圖象讀出對應(yīng)的電流為I=0.1A，所以電阻為${R}_{2}^{\;}$=$\frac{U}{I}=\frac{0.6}{0.1}=6Ω$，所以$\frac{{R}_{1}^{\;}}{{R}_{2}^{\;}}$=$\frac{16.6}{6}≈2.8$（2.4～2.8均可以）；
故答案為：（1）0.103，0.79
（2）①如圖；②3993.2；③1.43，2.6

點評 應(yīng)明確：①電表的讀數(shù)方法是：當電表每小格讀數(shù)出現(xiàn)“1”，就按“$\frac{1}{10}$”估讀，出現(xiàn)“2”時，就按“$\frac{1}{2}$”估讀，出現(xiàn)“5”時，就按“$\frac{1}{5}$”估讀；②當給出的電表量程較小時，應(yīng)考慮進行改裝；③當電路要求電流從零調(diào)時，變阻器應(yīng)采用分壓式接法．