Question

3．某同学想要描绘标有“3.8V  0.3A”字样小灯泡L的伏安特性曲线，要求测量数据尽量精确、绘制曲线完整．可供该同学选用的器材除开关、导线外，还有：
电压表V₁（0～3V，内阻等于3kΩ）
电压表V₂（0～15V，内阻等于15kΩ）
电流表A₁（0～200mA，内阻等于10Ω）
电流表A₂（0～3A，内阻等于0.1Ω）
滑动变阻器R₁（0～10Ω，额定电流2A）
滑动变阻器R₂（0～1kΩ，额定电流0.5A）
定值电阻R₃（阻值等于10Ω）
定值电阻R₄（阻值等于1kΩ）
电源E（E=6V，内阻不计）
（1）在上述器材中，滑动变阻器应选R₁（选填“R₁”或“R₂”），电压表应选V₁（选填“V₁”或“V₂”），电流表应选A₁（选填“A₁”或“A₂”）．
（2）请在虚线框中画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁；

（3）一同学利用实验中得到的实验数据在I-U坐标系中，描绘出了如图甲所示的小灯泡的
伏安特性曲线，根据此图给出的信息，可以判断出图乙中正确的是（图中P为小灯泡功率）C．

Answer 1

分析 （1）分析给定仪器，明确电表的量程；根据安全性原则进行改装；
（2）同时根据实验要求明确滑动变阻器以及电流表接法；
（3）根据灯泡电阻随温度的变化规律进行分析，同时明确I-U图象中图象的斜率表示电阻的倒数．

解答 解：①灯泡额定电压为3.8V，而给出的电压表量程分别为15V和3V，15V量程太大，无法正确测量；故只能选用3V量程，并且与定值电阻串联扩大量程；3V量程的电压表内阻为3KΩ；根据串并联电路规律可知，应选择1KΩ的定值电阻串联；
额定电流为0.3A，而给出的量程中3A量程过大，不能使用；只能采用将电流表量程200mA的电流表与定值电阻并联的方式来扩大量程；根据改装原理可知，并联10Ω的定值电阻，即可将量程扩大到0.4A；
因本实验中要求多测几组数据，因此应采用滑动变阻器分压接法；故滑动变阻器应选择总阻值较小的R₁；
（2）由以上分析可知，本实验采用分压接法，同时电流表电压表均需要改装，同时因灯泡内阻较小，故采用电流表外接法； 故答案如图所示；
（3）因灯泡电阻随温度的增加而增大，因此在I-U图象中图线的斜率应越来越小；故C正确，ABD错误．
故答案为：（1）R₁；V₁；A₁；（2）如图所示；（3）C．

点评 本题考查描绘小灯泡伏安特性曲线的实验以及电表的改装，要求能明确改装原理，并正确掌握本实验中电路的接法；注意分压接法以及电流表接法的正确判断．