Question

6．某同学利用学过物理知识测量电阻R_x的阻值及探究额定功率为4W、额定电压为4V的小灯泡消耗的功率与电压的关系，进行如下操作：

（1）用多用电表测该电阻的阻值，选用“×10”倍率的电阻档测量，发现指针偏转角度太大，因此需选择×1倍率的电阻档（选填“×1”“×100”），欧姆调零后再进行测量，示数如图1所示，测量值为13Ω．
（2）为了探究额定功率为4W、额定电压为4V的小灯泡消耗的功率与电压的关系，该同学准备了如下的实验器材：
A．电压表V₁（0～2V，内阻2kΩ）；      B．电压表V₂（0～15V，内阻15kΩ）
C．电流表A（0～1A，内阻约1Ω）；      D．定值电阻R₁=2kΩ
E．定值电阻R₂=16kΩ；                F．滑动变阻器R（15Ω，2A）
G．学生电源（直流6V，内阻不计）；     H．开关、导线若干
①为了减小实验误差，电压表应选用A，定值电阻应选用D（均用序号字母填写）；
②在探究功率与电压的关系时，要求电压从零开始调节，并且多次测量，画出满足要求的电路图；
③根据设计的电路图，写出电压表读数U_V与小灯泡两端电压U的关系U=2U_V．若小灯泡的电功率为P，则关系图线可能正确的是C．

Answer 1

分析 本题（1）的关键是明确指针偏角过大说明待测电阻阻值较小，应选倍率小的档；
题（2）①的关键是明确电表的指针偏角应在满刻度的$\frac{1}{3}$以上才能读数，若量程小时应进行扩大量程改装．题②的关键是明确电流从零调时，变阻器必须采用分压式接法，当满足电阻远小于电压表内阻时，电流表应用外接法；题③的关键是写出小灯泡功率P与电压U的表达式，然后根据小灯泡电阻随温度的升高而增大即可求解．

解答 解：（1）欧姆表指针偏角过大说明待测电阻过小或所选倍率过大所以，应选择×1倍率的电阻档；
欧姆调零后再进行测量，示数如图1所示，测量值为13Ω．
由于小灯泡的额定电压为4V，若选15V量程，则量程太大，所以应选A，但需要进行改装为U=4V量程的电压表；
根据欧姆定律和串并联规律应有：U=U_V1+$\frac{{U}_{V1}}{{I}_{V1}}$R，
解得：R=2kΩ，所以定值电阻应选D；
②：实验要求电压从零调，说明变阻器应采用分压式接法；
电阻远小于电压表内阻，所以电流表应用外接法，电路图如图所示：

③根据串联电路特点知，灯泡电压与电压表示数间的关系为U=U_V+U₁=2U_V；
根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，灯泡灯丝电阻随温度的升高而增大，故在P-U²图象中，斜率逐渐变小，所以可知，只有选项C可能是正确的；
故选：C．
故答案为：（1）×1，13；（2）①A，D；②如图；③U=2U_V，C

点评 应明确：①欧姆表指针偏角过大时，应选倍率小的档；②当要求电流从零调时，变阻器应采用分压式接法；③当满足电阻远小于电压表内阻时，电流表应用外接法，满足电阻远大于电流表内阻时，电流表应用内接法；④遇到图象问题，首先根据物理规律写出纵轴与横轴物理量的表达式，然后讨论即可．