题目内容

14．在某次描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中，所选器材有：
A：小灯泡“2.5V，0.2A”
B：电流表0-0.6A-3A（内阻约1Ω）
C：电压表0-3V-15V （内阻很大）
D：滑线变阻器“2A，10Ω”
E：电源（两节干电池）
F：开关一个，导线若干

①在实验时小明同学采用了如图1所示的实物电路，则具体实验操作前该电路需改进的地方有电流表应外接；电流表量程太大；滑线变阻器滑片应置于左侧．
②改进之处后，小明同学进行了实验，但发现，无论怎样调节滑线变阻器，都不能使小灯泡两端电压达到2.5V额定电压，而是只能勉强达到1.80V，于是他猜想是否干电池太旧，总电动势只能达到1.8V，为了验证自己的猜想，他用以上器材进行了测该电源电动势和内阻的实验，电路图如图2，得到实验数据已经标注在U-I图象上：
Ⅰ．根据图3上的数据点做出U-I图线，并分析图线得E=2.61V，电源内阻为r=2.60Ω．
Ⅱ．描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中电压只能达到1.8V的原因是否如小杰所猜测？试分析说明只能达到1.80V的原因：在小灯泡伏安特性实验中，由于滑动变阻器采用分压接法，使得外电阻与内电阻阻值接近，因而外电压不可能接近电源的电动势．

分析 ①根据灯泡内阻与电表内阻的关系确定电流表的接法；实验时电表要选择合适的量程；滑动变阻器采用分压接法，闭合开关前，分压电路分得的电压应为零．
②应用描点法作图作出电眼的U-I图象；电源的U-I图象与纵轴交点的坐标值是电源的电动势，图象斜率的绝对值是电源的内阻；根据实验电路，应用欧姆定律分析答题．

解答 解：①小灯泡内阻很小，约为几欧姆到十几欧姆，而电压表内阻很大，约为几千欧姆定律到几万欧姆，灯泡电阻远小于电压表内阻，实验时电流表应采用外接法而不是采用内接法；电源电动势约为3V，灯泡电阻约为几欧姆左右，电路最大电流不会超过0.6A，电流表应选0.6A量程而不是选择3A量程；由图甲所示可知，滑动变阻器采用分压接法，闭合开关前，为保护电路，滑片应置于左端，不能放在右端．
②Ⅰ、根据表中实验数据在坐标系内描出对应的点，然后作出图象，电源的U-I图象如图所示；由图象可知，图象与纵轴的交点坐标值为你2.61，则电源电动势E=2.61V，电源内阻r=$\frac{△U}{△I}$=$\frac{2.61-1.30}{0.5}$≈2.60Ω；
Ⅱ、电源电动势为2.61V，电压表示数达不到2.5V，不是电源电动势太小造成的；
灯泡两端电压为1.8V时，灯泡电阻R=$\frac{1.8V}{0.19A}$≈9.5Ω，
分压支路小灯泡与电流表总内阻约为10欧姆，滑动变阻器最大阻值为10Ω，
则滑动变阻器与分压支路并联电阻约为5欧姆，U分压=IR并=$\frac{E}{{R}_{并}+r}$R并=$\frac{2.61×5}{5+2.6}$≈1.7V，所以电压表示数不能达到1.80V；
故答案为：（1）电流表应采用外接法；电流表量程太大；滑片应置于左侧；（2）Ⅰ图象如图所示；2.61； 2.6；Ⅱ在小灯泡伏安特性实验中，由于滑动变阻器采用分压接法，使得外电阻与内电阻阻值接近，因而外电压不可能接近电源的电动势

点评 本题考查了实验电路分析、求电源电动势与内阻，应用图象法处理实验数据是常用的实验数据的处理方法，要掌握描点法作图的方法，要会根据电源的U-I图象求出电源的电动势与内阻．

练习册系列答案
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