题目内容

10．某学习小组拟研究一个标有“3.6V  1.8W”的小电珠的伏安特性曲线，可供选用的器材如下：
①电流表A，量程0-0.6A，内阻约为0.2Ω；
②电压表V，量程0-15V，内阻约为15kΩ；
③滑动变阻器R，阻值范围0-10Ω；
④学生电源E，电动势为4V，内阻不计
⑤开关S及导线若干．
（1）该学习小组的某同学设计了如图甲所示的电路进行测量，请按照图甲所示的实物图帮该同学将图乙中的电路图补充完整．

（2）该同学在实验中发现，由于电压表的量程较大而造成读数误差很大，因而影响了测量结果．于是从实验室找来一只量程为Ig=100μA、内阻Rg=1000Ω的灵敏电流计，想把该灵敏电流计改装成量程为5V的电压表，则需串联一个阻值为49000Ω的电阻．
（3）该同学用改装后的电压表进行实验，得到电流表读数I1和灵敏电流计读数I2如下表所示．请在图丙中的坐标纸上画出I1-I2图线．
I1（A）  0 0.19 0.300.37 0.43  0.460.48  0.49
 I2（μA） 010  2030  40 5060  70

（4）若将该小电珠接在如图丁所示的电路中，则该小电珠消耗的电功率约为0.35W．（已知电源的电动势为E=3.0V，内阻r=1.5Ω，定值电阻R0=4.5Ω，结果保留两位有效数字．提示：可作出该小电珠在此电路中的I-U图象帮助求解．）

分析 （1）分析实物图，根据实物图可得出对应的原理图；
（2）根据改装原理可明确要扩大量程应串联大电阻；根据串联电路的规律可求得串联电阻；
（3）根据描点法可得出对应的伏安特性曲线；
（4）将定值电阻等效为电源内阻，作出等效电源的伏安特性曲线，两图象的交点即为电源的工作点，读出交点坐标即可求出灯泡的功率．

解答 解：（1）根据实物图可得出对应的原理图，如图所示；
（2）要改装成电压表应串联一个大电阻；
设改装后的电压表为R总，则R总=$\frac{U}{{I}_{g}}$=$\frac{5}{100×1{0}^{-6}}$=50000Ω，
故R串=R总-Rg=49000Ω．
（3）根据表中数据利用描点法可得出对应的伏安特性曲线，如图所示；

（4）将定值电阻R0看做该电源的电阻，则内阻r′=6Ω，由此可得路端电压U=E-Ir′，在I1-I2图线所在坐标纸上作出该I-U图象如右图所示，可知其交点坐标表示的电流约为0.32 A，电压约为1.1 V，所以该灯泡消耗的功率约为P=0.32×1.1 W≈0.35 W）．
故答案为：（1）如图所示；（2）49000；（3）如图所示；（4）0.35．

点评 本题考查测量小灯泡的伏安特性曲线，注意本实验中一般采用分压及电流表外接法，一定要牢记这两种接法的电路图．同时注意明确图象的性质和应用，能利用图象找出灯泡的工作点，注意等效电源的方法．

练习册系列答案
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（1）适当垫高木板是为平衡摩擦力；
（2）通过纸带求小车速度时，应使用纸带的后面部分（填“全部”、“前面部分”或“后面部分”）；
（3）若实验作了n次，所用橡皮条分别为1根、2根…n根，通过纸带求出小车的速度分别为v1、v2…vn，用W表示橡皮条对小车所做的功，作出的W--v2图线是一条过坐标原点的直线，这说明W与v的关系是W与v2成正比；
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D．质点做的是加速度逐渐减小的变加速运动，位移大于$\frac{{v}_{0}+v}{2}$t

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