Question

实验桌上有下列实验仪器：
A．待测电源（电动势约3V，内阻约7Ω）；
B．直流电流表（量程0～0.6～3A，0.6A档的内阻约0.5Ω，3A档的内阻约0.1Ω）；
C．直流电压表（量程0～3～15V，3V档内阻约5kΩ，15V档内阻约25kΩ）；
D．滑动变阻器（阻值范围为0～15Ω，允许最大电流为1A）；
E．滑动变阻器（阻值范围为0～1000Ω，允许最大电流为0.2A）；
F．开关、导线若干；          
G．小灯泡“4V、0.4A”．
请你解答下列问题：
（1）利用给出的器材测量电源的电动势和内阻，要求测量有尽可能高的精度且便于调节，应选择的滑动变阻器是

D

（填代号）；
（2）请完成图甲中实物连接；
（3）某同学根据测得的数据，作出U-I图象如图乙中图线a所示，由此可知电源的电动势E=

3.0

V，内阻r=

6.0

Ω；
（4）若要利用给出的器材通过实验描绘出小灯泡的伏安特性曲线，要求测量多组实验数据，请你在答题卡虚线框内画出实验原理电路图；
（5）将（4）步中得到的数据在同一U-I坐标系内描点作图，得到如图乙所示的图线b，如果将此小灯泡与上述电源组成闭合回路，此时小灯泡的实际功率为

0.375

W．

Answer 1

分析：（1）滑动变阻器E的电阻值大，而且额定电流太小，不方便测量大电流；
（2）为减小实验的误差，电流表要测量电源的路端电压；
（3）由图可知，图象中图象与纵轴的交点为电动势，图象的斜率表示内阻；
（4）描绘小灯泡的伏安特性曲线，电压和电流需从0开始测起，滑动变阻器采用分压式接法，通过灯泡正常工作时的电阻，判断其是大电阻还是小电阻，从而确定电流表采用内接还是外接．
（5）电源的U-I图线与小灯泡的伏安特性曲线的交点的横纵坐标表示此时的电流和电压，根据P=UI求出小灯泡的实际功率．

解答：解：（1）滑动变阻器采用限流式接法，串联在电路中，选择总电阻为1000Ω的滑动变阻器，则电流太小，测量的误差大，所以选用总电阻为15Ω的滑动变阻器．故选D．
（2）因为电源的电动势大约3V，所以电压表量程选择3V量程的，短路电流I=

E

r

≈0.4A，所以电流表量程选择0.6A的，滑动变阻器采用限流式接法，电流表采取内接．实物连线图如下图．
（3）U-I图线的纵轴截距为3.0V，所以E=3.0V，图线斜率的绝对值r=

△U

△I

=

3.0-0

0.5-0

Ω=6.0Ω．
④描绘出小灯泡的伏安特性曲线，电压和电流需从零开始测起，滑动变阻器采用分压式接法，灯泡正常工作时的电阻R=

U

I

=10Ω，远小于电压表的内阻，属于小电阻，电流表采取外接法．电路图如下图．
⑤电源的U-I图线与小灯泡的伏安特性曲线的交点的横纵坐标表示此时的电流和电压，P=UI=0.25×1.5=0.375W．
故答案为：（1）D；（2）如图；（3）3.0； 6.0（4）如图；（5）0.375

点评：解决本题的关键掌握器材选择的原则，精确、安全，以及知道滑动变阻器分压式接法和限流式接法的区别，电流表内外接的区别．