Question

18．為了描繪小燈泡的伏安特性曲線，實(shí)驗(yàn)室可供選擇的器材如下：
A．待測小燈泡（6V  500mA）
B．電流表A（0-0.6A 內(nèi)阻約0.5Ω）
C．電壓表V（0-3V 內(nèi)阻5kΩ）
D．滑動(dòng)變阻器R₁（0-lkΩ 100mA）
E．滑動(dòng)變阻器R₂（0-5Ω 1.5A）
F．電阻箱R₃（0-9999.9Ω）
G．直流電源E（約6V，內(nèi)阻不計(jì)）
H．開關(guān)S，導(dǎo)線若干

（1）將電壓表量程擴(kuò)大為6V，與它串聯(lián)的電阻箱的阻值應(yīng)調(diào)為5 kΩ．
（2）圖中畫出了實(shí)驗(yàn)的部分電路，請你補(bǔ)全電路圖；滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用R₂（選填“R_l“或“R₂“）．
（3）實(shí)驗(yàn)中，變阻器滑動(dòng)觸頭P在ab間移動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)小燈泡兩端的電壓只能在3.5V-6.0V間變化，則電路中出現(xiàn)的故障可能是ac間斷路
（4）排除故障后，測量出多組數(shù)據(jù)以燈泡兩端的電壓U為橫軸，電流表的示數(shù)I為縱軸，描點(diǎn)作出小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示．若電壓表V的實(shí)際阻值大于5kΩ，則小燈泡實(shí)際的伏安特性曲線應(yīng)在所畫圖線的上方（選填“上方“或“下方“）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)歐姆定律求解與電壓表串聯(lián)的電阻箱的阻值．
（2）為使測量盡量準(zhǔn)確，要求進(jìn)行多次測量，滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，選擇小電阻；
（3）實(shí)驗(yàn)中，變阻器滑動(dòng)觸頭P在ab間移動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)小燈泡兩端的電壓只能在3.5V-6.0V間變化，即滑動(dòng)變阻器沒有采用分壓式接法．
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路圖可知，由于電壓表的分流作用，導(dǎo)致測量的燈泡的電流值偏大，即相同電壓情況下，燈泡實(shí)際電流比測量值偏小，因此II是真實(shí)的伏安特性曲線

解答 解：（1）電壓表V（0-3V 內(nèi)阻5kΩ），將電壓表量程擴(kuò)大為6V，根據(jù)歐姆定律應(yīng)有：（R+5）×$\frac{3}{5}$=6V，代入數(shù)據(jù)可得R=5kΩ，即電阻箱的阻值應(yīng)調(diào)為5kΩ．
（2）為使測量盡量準(zhǔn)確，要求進(jìn)行多次測量，滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，選擇小電阻，即選R₂，
由于燈泡電阻遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻，所以采用電流表外接法，電路圖：

（3）實(shí)驗(yàn)中，變阻器滑動(dòng)觸頭P在ab間移動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)小燈泡兩端的電壓只能在3.5V-6.0V間變化，即滑動(dòng)變阻器沒有采用分壓式接法．
則電路中出現(xiàn)的故障可能是ac間斷路，即滑動(dòng)變阻器變成了限流式接法．
（4）若電壓表V的實(shí)際阻值大于5kΩ，所以導(dǎo)致測量的燈泡的電壓值偏大，即相同電流情況下，燈泡實(shí)際電壓比測量值偏小，
則小燈泡實(shí)際的伏安特性曲線應(yīng)在所畫圖線的上方．
故答案為：（1）5；（2）電路圖如圖所示；R₂；（3）ac間斷路；（4）上方．

點(diǎn)評 本題考查了電壓表的改裝、連接實(shí)物電路圖、實(shí)驗(yàn)器材選擇、電路故障分析、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理等問題；解決本題的關(guān)鍵掌握器材選擇的原則，以及知道滑動(dòng)變阻器分壓式接法和限流式接法的區(qū)別，電流表內(nèi)外接的區(qū)別．