Question

15．為精確描繪一標(biāo)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(hào)“”
滑動(dòng)變阻器R：0～20Ω
電源E：電動(dòng)勢(shì)約6V，內(nèi)阻不計(jì)
單刀單擲開關(guān)1個(gè)，導(dǎo)線若干．

（1）實(shí)驗(yàn)中，某實(shí)驗(yàn)小組采用分段的方法進(jìn)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(dòng)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(jì)電路描繪該燈泡1.0V～4.80V電壓的伏安特性曲線：
①請(qǐng)你利用上述器材為該組同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路，并將它畫在指定位置．
②為了滿足本實(shí)驗(yàn)的要求并保證實(shí)驗(yàn)的精確度，電阻箱的阻值應(yīng)為3993.2Ω．
③實(shí)驗(yàn)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(shí)與0.60V電壓時(shí)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(shí)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(jìn)行“$\frac{1}{10}$”估讀，出現(xiàn)“2”則應(yīng)進(jìn)行“$\frac{1}{2}$”估讀，出現(xiàn)“5”應(yīng)進(jìn)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(kuò)大量程，由于待測(cè)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(jìn)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(jìn)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(yuǎn)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(jìn)行改裝，又因?yàn)樾�燈泡的電阻遠(yuǎn)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(cè)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(dāng)電壓U=4.8V時(shí)，對(duì)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(shí)對(duì)應(yīng)的電阻為${R}_{1}^{\;}$=$\frac{4.8}{0.296}=16.6Ω$
當(dāng)電壓為0.6V時(shí)，通過(guò)圖4的U-I圖象讀出對(duì)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(diǎn)評(píng) 應(yīng)明確：①電表的讀數(shù)方法是：當(dāng)電表每小格讀數(shù)出現(xiàn)“1”，就按“$\frac{1}{10}$”估讀，出現(xiàn)“2”時(shí)，就按“$\frac{1}{2}$”估讀，出現(xiàn)“5”時(shí)，就按“$\frac{1}{5}$”估讀；②當(dāng)給出的電表量程較小時(shí)，應(yīng)考慮進(jìn)行改裝；③當(dāng)電路要求電流從零調(diào)時(shí)，變阻器應(yīng)采用分壓式接法．