Question

9．某学习小组的同学拟探究小灯泡L的伏安特性曲线，并想准确测其在额定电流下的功率，可供选用的器材如下：
小灯泡L，规格“额定电流为1.0A，额定功率约为6.0W”；
电流表A₁，量程3A，内阻约为0.1Ω；   电流表A₂，量程0.5A，内阻r₂=4Ω；
电压表V，量程3V，内阻r_V=1.0kΩ；标准电阻R₁，阻值4Ω；标准电阻R₂，阻值2.0kΩ；
滑动变阻器R，阻值范围O～10Ω，；学生电源E，电动势8V，内阻不计；开关S及导线若干．

①甲同学设计了如图1所示的电路来进行测量（电流表使用A₂），当通过L的电流为0.460A时，电压表的示数如图2所示，则电压表的读数为2.30 V，此时L的电阻为5.00Ω（计算结果保留两位小数）．
②乙同学又设计了如图3所示的电路来进行测量，电压表指针指在最大刻度时，加在L上的电压值是9V．
③学习小组认为要想更准确地描绘出L完整的伏安特性曲线，并测其在额定电流下的功率，需要重新设计电路．请你在乙同学的基础上利用所供器材，在图4所示的虚线框内补画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号．
④改进实验后，若电流表满偏时，电压表的读数为2.50V，则灯泡额定功率为5.5W（保留三位有效数字）

Answer 1

分析 （1）由图示电压表确定其分度值，读出电压表示数，然后由欧姆定律求出灯泡电阻阻值．
（2）由图3所示电路图可知，电压表与电阻R₂串联，根据串联电路特点求出电阻R₂的电压，然后求出灯泡两端电压．
（3）电流表A₁量程太大，读数误差太大，为减小误差，应该选用电流表A₂，给电流表A₂并联一个分流电阻，据此设计实验电路．
（4）根据改装后的电路结构进行分析，根据串并联电路的规律可明确灯泡两端的电压以及流过灯泡的电流，从而由P=UI求出对应的功率．

解答 解：①电压表量程为3V，则最小分度为0.1V，则电压表的读数为2.30V；
电流表表盘示数为I=0.46A，则电阻为R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.30}{0.46}$Ω=5.00Ω；
②电压表内阻为1kΩ，标准电阻R₂阻值为2kΩ，电压表最大示数为3V，由串联电路特点可知，标准电阻R₂电压为6V，灯泡两端电压为：3V+6V=9V．
③电流表A₁量程太大，读数误差太大，为减小误差，应该选用电流表A₂，给电流表A₂并联一个分流电阻，实验电路图如图1或图2所示．
④电流表满偏，示数为0.5A，此时灯泡中的电流I=2×0.5=1A；
电压表读数为2.5V，则灯泡两端电压为7.5V，
则灯泡的功率P=UI=7.5×1=7.50W；
故答案为：①2.30；5.00；②9；③如图所示；④7.50

点评 根据串联电阻具有分压作用并联电阻具有分流作用可知：当电压表需要扩大量程时，应将电压表与相应的电阻串联；当电流表需要扩大量程时，应将电流表与电阻并联．