Question

16．某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)描繪一個(gè)標(biāo)有“3V  0.6W”小燈泡的伏安特性曲線，現(xiàn)有電源（電動(dòng)勢(shì)6V，內(nèi)阻不計(jì)）、電流表A₀（0-500μA，內(nèi)阻1000Ω）、定值電阻R、開關(guān)和導(dǎo)線若干，其他可供選用的器材如下：
A、電流表（0～250mA，內(nèi)阻約5Ω）
B、電流表（0～0.6A，內(nèi)阻約為0.2Ω）
C、滑動(dòng)變阻器（0～10Ω，額定電流1.0A）
D、滑動(dòng)變阻器（0～50Ω，額定電流0.2A）
（1）為了測(cè)定小燈泡上的電壓，可以將電流表A₀串聯(lián)定值電阻的阻值R=5000Ω，將其改裝成一個(gè)量程為3.0V的電壓表．

（2）為減小測(cè)量誤差并便于操作，實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選用A，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用C（選填器材前的字母）．
（3）如圖甲是實(shí)驗(yàn)器材的實(shí)物圖，圖中已連接了部分導(dǎo)線，請(qǐng)補(bǔ)充完成圖甲中實(shí)物間的連線．
（4）某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中測(cè)出9組對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，已在圖乙坐標(biāo)中描出相應(yīng)的點(diǎn)，請(qǐng)?jiān)趫D中作出小燈泡的伏安特性曲線，如果將這個(gè)小燈泡接到電動(dòng)勢(shì)為3.0V，內(nèi)阻為5.0Ω的電源兩端，小燈泡消耗的功率是0.36W（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）把電流表改裝成電壓表需要串聯(lián)分壓電阻，應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律可以求出串聯(lián)電阻阻值．
（2）根據(jù)燈泡額定電流選擇電流表，為方便實(shí)驗(yàn)操作應(yīng)選擇最大阻值較小的滑動(dòng)變阻器．
（3）根據(jù)題意判斷電流表與滑動(dòng)變阻器的接法，然后連接實(shí)物電路圖．
（4）作出燈泡的伏安特性曲線及等效電源的伏安特性曲線，兩圖象的交點(diǎn)為燈泡的工作點(diǎn)，則由P=UI可求得功率．

解答 解：（1）電流表A₀（0-500μA，內(nèi)阻1000Ω）；要改裝成電壓表，則由串并聯(lián)電路規(guī)律可知，3=I_g（R_A+R），解得：R=5000Ω；
（2）因燈泡的額定電流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{0.6}{3}$=0.2A=200mA，故電流表應(yīng)選擇A；因本實(shí)驗(yàn)中要測(cè)量燈泡的伏安特性曲線，故應(yīng)采用分壓接法，故應(yīng)選用小電阻C；
（3）描繪燈泡伏安特性曲線電壓與電流要從零開始變化，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法，燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3}{0.2}$=15Ω，電流表內(nèi)阻約為5Ω，電壓表內(nèi)阻為6000Ω，電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于燈泡電阻，電流表應(yīng)采用外接法，電路圖如圖所示．
（4）在燈泡U-I圖象坐標(biāo)系內(nèi)作出電源的U-I圖象如圖所示，圖中交點(diǎn)為燈泡的工作點(diǎn)，
由圖示圖象可知，燈泡兩端電壓：U=2.1V，電流I=0.17A，則功率P=UI=2.1×0.17=0.36W；
故答案為：（1）5000；（2）A；C；（3）0.36．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵掌握電流表內(nèi)外接選擇的方法，難點(diǎn)是與電源連接求實(shí)際功率，因?yàn)闊襞莸碾娮枋请SU的變化而變化的，所以必須用圖象的方法來解決．