Question

11．某学习小组的同学拟探究小灯泡L的伏安特性曲线，可供选用的器材如下：
小灯泡L，规格“4.0V，0.7A”；
电流表G₁，满偏电流为1mA，内阻为30Ω；
电流表G₂，满偏电流为10mA，内阻为30Ω；
电压表V，量程3V，内阻为9kΩ；
标准电阻R₁，阻值1Ω；
标准电阻R₂，阻值0.05Ω；
滑动变阻器R，阻值范围0～10Ω；
学生电源E，电动势6V，内阻不计；
开关S及导线若干．
学习小组认为要想准确地描绘出小灯泡L完整的伏安特性曲线，需要重新改装电流表并设计电路．
①电流表应该选G₁，标准电阻应该选R₂．
②请在答题卡的虚线框内画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号．

Answer 1

分析 由于两电流表的量程较小，无法直接测量小灯泡的电流，需要进行改装，结合欧姆定律和串并联电路的特点选择电流表和标准的电阻．由于电流电压从零开始测起，滑动变阻器采用分压式接法，根据灯泡的电阻确定电流表的内外接．

解答 解：①若选择G₂，电流表的满偏电压U_g=0.01×30V=0.3V，需要并联的电阻大约值$R=\frac{{U}_{g}}{I-{I}_{g}}=\frac{0.3}{0.7-0.01}Ω≈0.4Ω$，
若选择G₁，电流表的满偏电压U_g=0.001×30V=0.03V，需要并联的电阻大约值$R=\frac{{U}_{g}}{I-{I}_{g}}$=$\frac{0.03}{0.7-0.001}≈0.04Ω$，
综上可知，电流表选择G₁，标准电阻选择R₂．
②探究小灯泡的伏安特性曲线，电压和电流要从零开始测起，滑动变阻器采用分压式接法．由于灯泡的电阻与电流表内阻相当，属于小电阻，电流表采用外接法．电路图如图所示．
故答案为：①G₁，R₂，②如图所示．

点评 本题考查了电路图的设计，注意电流表的量程较小，需要改装，掌握改装的原理，以及知道滑动变阻器分压式和限流式的区别，以及电流表内外接的区别．