Question

13．實(shí)驗(yàn)桌上有下列實(shí)驗(yàn)儀器：
A．待測(cè)電源（電動(dòng)勢(shì)約3V，內(nèi)阻約7Ω）；
B． 直流電流表（量程0～0.6～3A，0.6A檔的內(nèi)阻約0.5Ω，3A檔的內(nèi)阻約0.1Ω；）
C．直流電壓表（量程0～3～15V，3V檔內(nèi)阻約5kΩ，15V檔內(nèi)阻約25kΩ）；
D．滑動(dòng)變阻器（阻值范圍為0～15Ω，允許最大電流為1A）；
E．滑動(dòng)變阻器（阻值范圍為0～1000Ω，允許最大電流為0.2A）；
F．開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干；
G．小燈泡“4V、0.4A”．

請(qǐng)解答下列問(wèn)題：
①利用給出的器材測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，要求測(cè)量有盡可能高的精度且便于調(diào)節(jié)，應(yīng)選擇的滑動(dòng)變阻器是D（填代號(hào)），應(yīng)選擇的電流表量程是0～0.6（填量程），應(yīng)選擇的電壓表量程是0～3（填量程）．
②某同學(xué)根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)，作出U-I圖象如圖1中圖線a所示，由此可知電源的電動(dòng)勢(shì)E=3V，內(nèi)阻r=6Ω；
③若要利用給出的器材通過(guò)實(shí)驗(yàn)描繪出小燈泡的伏安特性曲線，要求測(cè)量多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，請(qǐng)你在圖2框內(nèi)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)原理圖；
④將③步中得到的數(shù)據(jù)在同一個(gè)U-I坐標(biāo)系內(nèi)描點(diǎn)作圖，得到如圖1所示的圖線b，如果將此小燈泡與上述電源組成閉合回路，此時(shí)小燈泡的實(shí)際功率為0.375W．

Answer 1

分析 ①滑動(dòng)變阻器E的電阻值大，而且額定電流太小，不方便測(cè)量大電流，根據(jù)電路最大電流選擇電流表量程，根據(jù)電源電動(dòng)勢(shì)選擇電壓表量程．
②根據(jù)圖示電源U-I圖象求出電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻，圖象中圖象與縱軸的交點(diǎn)為電動(dòng)勢(shì)，圖象的斜率表示內(nèi)阻；
③描繪小燈泡的伏安特性曲線，電壓和電流需從0開(kāi)始測(cè)起，滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，通過(guò)燈泡正常工作時(shí)的電阻，判斷其是大電阻還是小電阻，從而確定電流表采用內(nèi)接還是外接．
④電源的U-I圖線與小燈泡的伏安特性曲線的交點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)表示此時(shí)的電流和電壓，根據(jù)P=UI求出小燈泡的實(shí)際功率．

解答 解：①滑動(dòng)變阻器采用限流式接法，串聯(lián)在電路中，選擇總電阻為1000Ω的滑動(dòng)變阻器，則電流太小，測(cè)量的誤差大，所以選用總電阻為15Ω的滑動(dòng)變阻器．故選D．電路最大電流約為：I=$\frac{E}{r}$=$\frac{3}{7}$≈0.42A，則電流表應(yīng)選0-0.6A量程，電源電動(dòng)勢(shì)約為3V，電壓表選擇0-3V量程．
②U-I圖線的縱軸截距為3V，所以E=3V，圖線斜率的絕對(duì)值r=$\frac{△U}{△I}$=$\frac{3-0}{0.5}$=6Ω．
③描繪出小燈泡的伏安特性曲線，電壓和電流需從零開(kāi)始測(cè)起，滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，燈泡正常工作時(shí)的電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{4}{0.4}$=10Ω，遠(yuǎn)小于電壓表的內(nèi)阻，屬于小電阻，電流表采取外接法．電路圖如下圖．

④電源的U-I圖線與小燈泡的伏安特性曲線的交點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)表示此時(shí)的電流和電壓，P=UI=0.25×1.5=0.375W．
故答案為：①D；0～0.6；0～3；②3；6；③如圖所示；④0.375．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵掌握器材選擇的原則，精確、安全，以及知道滑動(dòng)變阻器分壓式接法和限流式接法的區(qū)別，電流表內(nèi)外接的區(qū)別．