Question

19．有一个小灯泡上标有“5V 6W”的字样，现测定小灯泡在不同电压下的电功率，有下列器材可供选用：
A．电压表V₁（0～3V．内阻5kΩ）
B．电压表V₂（0～15V．内阻15kΩ）
C．电流表A（0～0.6A，内阻1Ω）
D．定值电阻R₁=1Ω
E．定值电阻R₂=5kΩ
F．滑动变阻器R（10Ω，2A）
G．学生电源（直流6V，内阻不计）
H．开关、导线若干

（1）除了待测小灯泡、电流表、学生电源及开关、导线外，本实验必需的器材还有ACEF（填写器材前的序号字母）．
（2）为尽量减小实验误差，并要求从零开始多取几组数据，请在图甲虚线框中画出满足实验要求的电路图，并标明相应器材字母．
（3）利用上述实验电路测出的电压表示数U_v与此时小灯泡两端电压U的定量关系是$\frac{1}{2}$U，图乙是上述实验电路中电流表的示数I和电压表的示数U_v的关系曲线，则灯泡两端电压为2V时的实际功率为2.2W．

Answer 1

分析 （1）已知灯泡的额定电压，则根据串联电路的规律可得出电压表，根据实验的要求可以确定定值电阻的选取；
（2）要求从零开始，则应采用分压接法，同时考虑灯泡内阻与电流表内阻的关系可以确定电流表的接法；
（3）根据分压接法原理可知，灯泡两端电压与电压表示数间的关系；再根据图象明确2V时对应的电流，由P=UI可求得功率．

解答 解：（1）由题意可知，灯泡的额定电压为5V，而给出的电压表中有15V和3V两种，选用15V的电压则误差较大；而选用3V的电压表，则量程偏小，故可以串联一个电阻进行分压；由题意可知，选择5KΩ的电阻可以使量程扩大为2倍，故选用D即可；故可以选取3V的电压表和3kΩ的电阻串联充当电压表使用；同时还需要用到电流表C； 滑动变阻器F；
（2）因题目中要求多测几组数据进行作图，故实验中选用分压接法，并且将R₁与电压表串联充当电压表使用，电流表采用电流表外接法；故原理图如右图所示；
（3）电压表V₁（0～3V．内阻5kΩ），定值电阻R₁=5kΩ；选取3V的电压表和5kΩ的电阻串联充当电压表使用，使量程扩大为2倍，
所以电压表读数U_V与此时小灯泡两端电压U的定量关系是：U_V=$\frac{1}{2}$U．
由图可知，电压为2V时，电流为0.55A，则由功率公式可得：P=UI可知：P=2×2×0.55=2.2W；
故答案为：（1）ACEF；（2）如图所示；（3）$\frac{1}{2}$U，2.2；

点评 本题为探究型实验，应注意两个电压表均无法保证要求，故可以采用串联的方式可以对电表进行改装；此类题目近几年越来越多，故应注意把握．