Question

14．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，小灯泡的规格为“3.8V 0.3A”，除了开关、导线外，还有如下器材：
直流电源E：电动势约6V，内阻约0.5Ω
电流表A₁：量程0～500mA，内阻约0.5Ω
电流表A₂：量程0～100mA，内阻约4Ω
电压表V：量程0～5V，内阻约5kΩ
滑动变阻器R₁：最大阻值10Ω，额定电流2.0A
滑动变阻器R₂：最大阻值100Ω，额定电流1.0A
（1）上述器材中，电流表应选A₁，滑动变阻器应选R₁．（填器材符号）
（2）某同学已连接如图甲所示的电路，在闭合开关前，检查发现有一处不当之处，请指出并说明如何改正．滑动变阻器滑片位置不对，应将滑片移到A端．

（3）不当之处改正后，在电路中所有元器件都完好，且电压表和电流表已调零，闭合开关后，发现反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度发生变化，但电压表、电流表的示数不能调为零，则断路的导线为c（用图中给出的导线符号表示）．
（4）通过实验得出了小灯泡的I-U图线如图乙，可知在小灯泡上的电压为2.0V时，小灯泡的电阻是8Ω
（5）如果把该小灯泡直接接在电动势是2V、内阻是8Ω的电源上组成闭合回路，则通过小灯泡的电流为0.15A．

Answer 1

分析 （1）根据灯泡的额定电流确定电流表的量程，从减小误差角度和方便操作性角度确定滑动变阻器．
（2）实验开始时应使测量电路两端的电压为零，故滑片应移到A处；
（3）由实物图可知，只有导线c断路，因为c断路后，变阻器变为限流式接法，所以电流表与电压表均不能调为零；
（4）直接从乙图读出小灯泡上的电压为2.0V时，通过小灯泡的电流，利用欧姆定律求出此时小灯泡的电阻；
（5）根据闭合电路欧姆定律，在乙图上作出电源U-I图象，此图象与电灯的伏安特性曲线的交点，表示电灯实际工作状态，读出交点的电压和电流．

解答 解：（1）灯泡的额定电流是0.3A，可知选择量程为500mA的电流表，即选择A₁．
从测量的精确度考虑，滑动变阻器选择总电阻为10Ω的误差较小，即选择R₁．
（2）实验开始时应使测量电路两端的电压为零，故滑动变阻器滑片位置不对，应将滑片移到A端；
（3）调节滑动变阻器能控制电路说明电路是完好的，但电压表及电流表无法调到零说明接成了限流接法，故应该是c导线断路；
（4）由图乙可知，当电压为2V时，电流为0.25A，则电阻R=$\frac{2}{0.25}Ω=8Ω$；
（5）在小灯泡的I-U图象中画出表示电源的I-U图线，如图所示，读出两图线的交点的纵坐标即为通过小灯泡的电流，电流为：I=0.15A

故答案为：（1）A₁，R₁；
（2）滑动变阻器滑片位置不对，应将滑片移到A端；
（3）c；     
（4）8；       
（5）0.15；

点评 解答本题的关键是掌握描绘小灯泡的伏安特性曲线实验的原理，以及器材选择的方法，另外注意滑动变阻器分压式和限流式的区别，电流表内外接的区别，能根据实验现象判断实验故障，掌握应用数学方法，通过作图求解通过小灯泡的电流．