Question

16．某同学通过实验描绘一个标有“3V  0.6W”小灯泡的伏安特性曲线，现有电源（电动势6V，内阻不计）、电流表A₀（0-500μA，内阻1000Ω）、定值电阻R、开关和导线若干，其他可供选用的器材如下：
A、电流表（0～250mA，内阻约5Ω）
B、电流表（0～0.6A，内阻约为0.2Ω）
C、滑动变阻器（0～10Ω，额定电流1.0A）
D、滑动变阻器（0～50Ω，额定电流0.2A）
（1）为了测定小灯泡上的电压，可以将电流表A₀串联定值电阻的阻值R=5000Ω，将其改装成一个量程为3.0V的电压表．

（2）为减小测量误差并便于操作，实验中电流表应选用A，滑动变阻器应选用C（选填器材前的字母）．
（3）如图甲是实验器材的实物图，图中已连接了部分导线，请补充完成图甲中实物间的连线．
（4）某同学在实验中测出9组对应的数据，已在图乙坐标中描出相应的点，请在图中作出小灯泡的伏安特性曲线，如果将这个小灯泡接到电动势为3.0V，内阻为5.0Ω的电源两端，小灯泡消耗的功率是0.36W（结果保留两位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）把电流表改装成电压表需要串联分压电阻，应用串联电路特点与欧姆定律可以求出串联电阻阻值．
（2）根据灯泡额定电流选择电流表，为方便实验操作应选择最大阻值较小的滑动变阻器．
（3）根据题意判断电流表与滑动变阻器的接法，然后连接实物电路图．
（4）作出灯泡的伏安特性曲线及等效电源的伏安特性曲线，两图象的交点为灯泡的工作点，则由P=UI可求得功率．

解答 解：（1）电流表A₀（0-500μA，内阻1000Ω）；要改装成电压表，则由串并联电路规律可知，3=I_g（R_A+R），解得：R=5000Ω；
（2）因灯泡的额定电流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{0.6}{3}$=0.2A=200mA，故电流表应选择A；因本实验中要测量灯泡的伏安特性曲线，故应采用分压接法，故应选用小电阻C；
（3）描绘灯泡伏安特性曲线电压与电流要从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，灯泡正常发光时的电阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3}{0.2}$=15Ω，电流表内阻约为5Ω，电压表内阻为6000Ω，电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，电路图如图所示．
（4）在灯泡U-I图象坐标系内作出电源的U-I图象如图所示，图中交点为灯泡的工作点，
由图示图象可知，灯泡两端电压：U=2.1V，电流I=0.17A，则功率P=UI=2.1×0.17=0.36W；
故答案为：（1）5000；（2）A；C；（3）0.36．

点评 解决本题的关键掌握电流表内外接选择的方法，难点是与电源连接求实际功率，因为灯泡的电阻是随U的变化而变化的，所以必须用图象的方法来解决．