Question

某校物理課外研究小組的同學(xué)擬探究小燈泡L的伏安特性曲線，可供選用的器材如下：
小燈泡L，規(guī)格“4.0V，0.7A”；電流表A₁，量程3A，內(nèi)阻約為0.1Ω；電流表A₂，量程0.6A，內(nèi)阻r₂=0.2Ω；電壓表V，量
程3V，內(nèi)阻r_V=9kΩ；標(biāo)準(zhǔn)電阻R₁，阻值1Ω；標(biāo)準(zhǔn)電阻R₂，阻值3kΩ；滑動(dòng)變阻器R₃，阻值范圍0～10Ω；滑動(dòng)變阻器R₄，阻
值范圍0～1kΩ；學(xué)生電源E，電動(dòng)勢(shì)6V，內(nèi)阻不計(jì)；開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線若干．
①甲同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖1所示的電路來(lái)進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)L兩端的電壓為2.30V時(shí)，電流表的示數(shù)如圖2所示，此時(shí)L的電阻為

 

Ω．

②乙同學(xué)又設(shè)計(jì)了如圖3所示的電路來(lái)進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)小燈泡L正常發(fā)光時(shí)，電壓表指針指在表盤

 

V的位置上．
③研究小組認(rèn)為要想更準(zhǔn)確地描繪出燈泡L電壓從0開(kāi)始變化的伏安特性曲線，需要重新設(shè)計(jì)電路．電流表應(yīng)該選擇

 

，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇

 

，在圖4所示的虛線框內(nèi)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖，并在圖上標(biāo)明所選器材代號(hào)．

Answer 1

分析：本題的難點(diǎn)是電路圖的設(shè)計(jì)，由于電壓表量程小于小燈泡的額定電壓，所以應(yīng)擴(kuò)大量程，需要將電壓表與標(biāo)準(zhǔn)電阻

R

2

串聯(lián)使用，同理電流表也應(yīng)擴(kuò)大量程，需要將電流表與標(biāo)準(zhǔn)電阻

R

1

并聯(lián)．

解答：解：①電流表表盤示數(shù)為I=0.46A，則電阻為R=

U

I

=

2.30

0.46

Ω=5.0Ω
②由于電壓表與標(biāo)準(zhǔn)電阻串聯(lián)，所以電壓表的分壓為U=

R   V

R   V +R   2

×4.0V=

9

9+3

×4.0v=3.0V，所以指針應(yīng)指在表盤3V的位置上．
③由于小燈泡規(guī)格為“4.0V，0.7A”，所以電流表

A

2

；由于要求電流從零調(diào)，所以變阻器應(yīng)用分壓式接法，應(yīng)選擇全電阻最小的

R

3

．
由于電壓表量程3V小于小燈泡的額定電壓4V，所以應(yīng)將標(biāo)準(zhǔn)電阻

R

2

與電壓表串聯(lián)使用；同理由于電流表量程0.6A小于小燈泡額定電流0.7A，所以應(yīng)將電流表與

R

1

并聯(lián)使用；顯然小燈泡的電阻遠(yuǎn)小于等效電壓表內(nèi)阻，故等效電流表應(yīng)用外接法，電路圖如圖所示

故答案為①5.0，②3，③

A

2

，

R

3

點(diǎn)評(píng)：根據(jù)串聯(lián)電阻具有分壓作用并聯(lián)電阻具有分流作用可知：當(dāng)電壓表需要擴(kuò)大量程時(shí)，應(yīng)將電壓表與相應(yīng)的電阻串聯(lián)；當(dāng)電流表需要擴(kuò)大量程時(shí)，應(yīng)將電流表與電阻并聯(lián)．