Question

19．某校物理課外研究小組的同學(xué)擬探究小燈泡L的伏安特性曲線，可供選用的器材如下：
小燈泡L，規(guī)格“4.0V，0.7A”；電流表A₁，量程3A，內(nèi)阻約為0.1Ω；電流表A₂，量程0.6A，內(nèi)阻r₂=0.2Ω；電壓表V，量
程3V，內(nèi)阻r_V=9kΩ；標(biāo)準(zhǔn)電阻R₁，阻值1Ω；標(biāo)準(zhǔn)電阻R₂，阻值3kΩ；滑動(dòng)變阻器R₃，阻值范圍0～10Ω；滑動(dòng)變阻器R₄，阻
值范圍0～1kΩ；學(xué)生電源E，電動(dòng)勢(shì)6V，內(nèi)阻不計(jì)；開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線若干．
①甲同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖1所示的電路來(lái)進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)L兩端的電壓為2.30V時(shí)，電流表的示數(shù)如圖2所示，此時(shí)L的電阻為5.0Ω．

②乙同學(xué)又設(shè)計(jì)了如圖3所示的電路來(lái)進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)小燈泡L正常發(fā)光時(shí)，電壓表指針指在表盤(pán)3V的位置上．
③研究小組認(rèn)為要想更準(zhǔn)確地描繪出燈泡L電壓從0開(kāi)始變化的伏安特性曲線，需要重新設(shè)計(jì)電路．電流表應(yīng)該選擇${A}_{2}^{\;}$，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇${R}_{3}^{\;}$，在圖4所示的虛線框內(nèi)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖，并在圖上標(biāo)明所選器材代號(hào)．

Answer 1

分析 ①根據(jù)電流表讀出對(duì)應(yīng)的電流，再由歐姆定律可求得電阻；
②根據(jù)串并聯(lián)電路的規(guī)律可明確電壓表的分壓，則可明確指針的位置；
③由于電壓表量程小于小燈泡的額定電壓，所以應(yīng)擴(kuò)大量程，需要將電壓表與標(biāo)準(zhǔn)電阻${R}_{2}^{\;}$串聯(lián)使用，同理電流表也應(yīng)擴(kuò)大量程，需要將電流表與標(biāo)準(zhǔn)電阻${R}_{1}^{\;}$并聯(lián)．

解答 解：①電流表表盤(pán)示數(shù)為I=0.46A，則電阻為R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.30}{0.46}$Ω=5.0Ω
②由于電壓表與標(biāo)準(zhǔn)電阻串聯(lián)，所以電壓表的分壓為U=$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{V}^{\;}{+R}_{2}^{\;}}$×4.0V=$\frac{9}{9+3}$×4.0v=3.0V，所以指針應(yīng)指在表盤(pán)3V的位置上．
③由于小燈泡規(guī)格為“4.0V，0.7A”，所以電流表${A}_{2}^{\;}$；由于要求電流從零調(diào)，所以變阻器應(yīng)用分壓式接法，應(yīng)選擇全電阻最小的${R}_{3}^{\;}$．
由于電壓表量程3V小于小燈泡的額定電壓4V，所以應(yīng)將標(biāo)準(zhǔn)電阻${R}_{2}^{\;}$與電壓表串聯(lián)使用；同理由于電流表量程0.6A小于小燈泡額定電流0.7A，所以應(yīng)將電流表與${R}_{1}^{\;}$并聯(lián)使用；顯然小燈泡的電阻遠(yuǎn)小于等效電壓表內(nèi)阻，故等效電流表應(yīng)用外接法，電路圖如圖所示

故答案為：①5.0，②3，③${A}_{2}^{\;}$，${R}_{3}^{\;}$

點(diǎn)評(píng) 根據(jù)串聯(lián)電阻具有分壓作用并聯(lián)電阻具有分流作用可知：當(dāng)電壓表需要擴(kuò)大量程時(shí)，應(yīng)將電壓表與相應(yīng)的電阻串聯(lián)；當(dāng)電流表需要擴(kuò)大量程時(shí)，應(yīng)將電流表與電阻并聯(lián)．