Question

4．某实验小组在进行课外实验探究中，要描绘一个标有“3.8V，1W”的小灯泡的R-U曲线，所供选择的器材除了导线和开关外，还有以下器材可供选择：
A．电压表 V（量程5V，内阻约为5kΩ）
B．直流电源E（电动势4.5V，内阻不计）
C．电流表A₁（量程300mA，内阻约为1Ω）
D．电流表A₂（量程800mA，内阻约为0.4Ω）
E．滑动变阻器R₁（阻值0～20Ω）
（1）实验中为了比较准确地测量且方便调节，电流表应选用A₁（选填A₁或A₂）；
（2）实验中要求小灯泡电压从零开始逐渐增大到额定电压，测量误差尽可能小．请你为该实验小组设计电路图，画在图1的虚线方框中；
（3）根据实验数据，该实验小组计算并描绘出了R-U的图象，与理想情况略有偏差，如图2所示．由图象可知，当所加电压为2.00V时，灯泡实际消耗的电功率为0.44 W（小数点后保留两位数字）
（4）小灯泡的I-U图象如图3所示．则流过小灯泡的电流I随电压U变化的图象是①（请选填①或②）．
（5）若小伙伴改用用多用表测量小灯泡的电阻，选用“×10”倍率的电阻档测量，发现多用电表指针偏转过大，因此需选择倍率的电阻档×1（填“×1”或“×100”），并再进行测量，多用表的示数如图4所示，测量结果为13Ω．

Answer 1

分析 （1）根据小灯泡规格求出额定电流来选择电流表量程；
（2）根据实验要求电压从零调可知变阻器应用分压式接法；由于小灯泡电阻较小可知电流表应用外接法，即电路应是“分压外接”．
（3）根据R-U图象读出电压为3V时对应的电阻，然后即可求出功率．
（4）根据灯泡电阻的变化规律可明确对应的伏安特性曲线；
（5）当欧姆表的指针指在中值电阻附近时读数较准，若指针偏角过大，说明电阻值较小，应选倍率小的欧姆档，注意每次选档后都必须重新调零．

解答 解：（1）根据小灯泡规格“3.8V，1W”可知，额定电流为：I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1}{3.8}$=0.26A=260mA，
所以电流表应选A₁；
（2）由于实验要求电压从零调，所以变阻器应用分压式接法，由于小灯泡电阻较小可知电流表应用外接法，即电路应是“分压外接”．
电路图如图：
（3）由图象可知，当所加电压为2.00V时，R=9.1Ω，
灯泡实际消耗的电功率为：P=$\frac{{2}^{2}}{9.1}$=0.44W
（4）由乙图可知随电压的增大导体的电阻增大，故$\frac{U}{I}$越大，故I-U图象的斜率随电压的增大而减小，
则流过小灯泡的电流I随电压U变化的图象是 ①．
（5）选用“×10”倍率的电阻档测量，发现多用表指针偏转过大，应选取×1倍率的电阻档；由图可知，指针所指为13，故测量结果为R=13×1Ω=13Ω；
故答案为：（1）A₁；（2）如图所示；（3）0.44；（4）①；（5）×1；13．

点评 本题考查了滑动变阻器、电流表的接法及电表量程的选择和滑动变阻器的选择，电路图的设计，图象信息的获取等基本能力，要求能准确掌握图象的意义，并能做到正确应用．