Question

1．有一个小灯泡上标有“4.0V 0.7A”的字样，现要求测定小灯泡在不同电压下的功率P，并作出功率P与其两端电压的平方U²的关系图．可供选择器材如下：
A．小灯泡L，规格“4.0V 0.7A”
B．电流表A₁（0～3A，内阻约0.1Ω）
C．电流表A₂（0～0.6A，内阻r₂=0.2Ω）
D．电压表V₁（0～3V，内阻9kΩ）
E．电压表V₂（0～15V，内阻约为30kΩ）
F．标准电阻R₁=1Ω
G．标准电阻R₂=3kΩ
H．滑动变阻器R（0～10Ω）
I．学生电源（E=6V，内阻不计）
J．开关S及导线若干

（1）甲同学设计了如图甲所示电路来测量，当电压表读数为2.40V时，电流表示数如图乙所示为0.48A，此时L的电阻为5.00Ω
（2）学习小组同学经讨论认为要想更准确地描绘出L完整的P-U²曲线，需要重新设计电路．请你在甲同学的基础上利用所供器材，在图丙所示的虚线框内补画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号；若伏特表读数为2.70V，安培表读数为0.50A，则灯L消耗的功率P=2.16W．

Answer 1

分析 （1）由图示电流表确定其分度值，读出电流表示数，然后由欧姆定律求出灯泡电阻阻值．
（2）电流表A₁量程太大，读数误差太大，为减小误差，应该选用电流表A₂，给电流表A₂并联一个分流电阻，据此设计实验电路．再根据改装原理求出灯泡中电流，由P=UI可求得实际功率．

解答 解：（1）由图2所示可知，电流表分度值是0.02A，故电流表示数为0.48A，此时灯泡电阻R_L=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.40}{0.48}$=5.00Ω．
（2）电流表A₁量程太大，读数误差太大，为减小误差，应该选用电流表A₂，给电流表A₂并联一个分流电阻，根据改装原理可知，应并联小电阻R₁；同时电压表量程过小，故应串联一个电阻分压，并且应串联大电阻R₂；实验电路图如图所示．
根据改装原理可知，灯泡两端的实际电压U=$\frac{{R}_{2}+{R}_{v}}{{R}_{v}}{U}_{0}$=$\frac{3+9}{9}×2.7$=3.6V；
流过灯泡的实际电流I=I₀+$\frac{{I}_{0}{r}_{2}}{{R}_{1}}$=0.50+$\frac{0.50×0.2}{1}$=0.60A；
则灯泡的实际功率P=UI=3.6×0.6=2.16W．
故答案为：（1）0.48；5.00；（2）如图所示；2.16．

点评 本题考查灯泡伏安特性曲线的描述实验，要注意对电表读数时要先确定电表量程的分度值，读数时视线要与电表刻度线垂直；应用串联电路特点即可求出灯泡两端电压．