Question

19．某校物理課外研究小組的同學擬探究小燈泡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，內阻約為0.1Ω；電流表A₂，量程0.6A，內阻r₂=0.2Ω；電壓表V，量
程3V，內阻r_V=9kΩ；標準電阻R₁，阻值1Ω；標準電阻R₂，阻值3kΩ；滑動變阻器R₃，阻值范圍0～10Ω；滑動變阻器R₄，阻
值范圍0～1kΩ；學生電源E，電動勢6V，內阻不計；開關S及導線若干．
①甲同學設計了如圖1所示的電路來進行測量，當L兩端的電壓為2.30V時，電流表的示數(shù)如圖2所示，此時L的電阻為5.0Ω．

②乙同學又設計了如圖3所示的電路來進行測量，當小燈泡L正常發(fā)光時，電壓表指針指在表盤3V的位置上．
③研究小組認為要想更準確地描繪出燈泡L電壓從0開始變化的伏安特性曲線，需要重新設計電路．電流表應該選擇${A}_{2}^{\;}$，滑動變阻器應選擇${R}_{3}^{\;}$，在圖4所示的虛線框內畫出實驗電路圖，并在圖上標明所選器材代號．

Answer 1

分析 ①根據電流表讀出對應的電流，再由歐姆定律可求得電阻；
②根據串并聯(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，所以應擴大量程，需要將電壓表與標準電阻${R}_{2}^{\;}$串聯(lián)使用，同理電流表也應擴大量程，需要將電流表與標準電阻${R}_{1}^{\;}$并聯(lián)．

解答 解：①電流表表盤示數(shù)為I=0.46A，則電阻為R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.30}{0.46}$Ω=5.0Ω
②由于電壓表與標準電阻串聯(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，所以指針應指在表盤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，所以變阻器應用分壓式接法，應選擇全電阻最小的${R}_{3}^{\;}$．
由于電壓表量程3V小于小燈泡的額定電壓4V，所以應將標準電阻${R}_{2}^{\;}$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，所以應將電流表與${R}_{1}^{\;}$并聯(lián)使用；顯然小燈泡的電阻遠小于等效電壓表內阻，故等效電流表應用外接法，電路圖如圖所示

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

點評 根據串聯(lián)電阻具有分壓作用并聯(lián)電阻具有分流作用可知：當電壓表需要擴大量程時，應將電壓表與相應的電阻串聯(lián)；當電流表需要擴大量程時，應將電流表與電阻并聯(lián)．