Question

4．一只小燈泡，標有“3V，1.5W”字樣．現(xiàn)要描繪小燈泡0～3V的伏安特性曲線．實驗器材有：
A．最大阻值為10Ω的滑動變阻器
B．電動勢為6V、內(nèi)阻約為1.0Ω的電源
C．量程為0.6A、內(nèi)阻約為1.0Ω的電流表A₁
D．量程為3A、內(nèi)阻約為0.1Ω的電流表A₂
E．量程為3V、內(nèi)阻約為6kΩ的電壓表V₁
F．量程為15V、內(nèi)阻約為10kΩ的電壓表V₂
G．開關(guān)、導(dǎo)線若干
（1）電壓表應(yīng)選用E；電流表應(yīng)選用C．（將選項代號的字母填在橫線上）
（2）在該實驗中，設(shè)計了如下圖所示的四個電路．為了減小誤差，應(yīng)選取的電路是C（將選項代號的字母填在橫線上）．

規(guī)律總結(jié)：設(shè)計電路主要分兩部分，一是測量電路，即伏安法測電阻；一是控制電路，即滑動變阻器的分壓限流接法．回答以下問題：
判斷伏安法測電阻內(nèi)外接的方法：（寫出一個方法）分別求出電阻和電流表、電壓表和電阻的比值，若$\frac{R}{{R}_{A}}$＜$\frac{{R}_{V}}{R}$采用外接法；若$\frac{R}{{R}_{A}}$＞$\frac{{R}_{V}}{R}$采用內(nèi)接法
滑動變阻器分壓、限流的方法：（寫出三種情況）滑動變阻器分壓接法的三種情況為：一、實驗中要求多測幾組數(shù)據(jù)；二、電壓要求從零開始調(diào)節(jié)；三、滑動變阻器阻值太小；采用限流接法無法保證實驗安全和準確；
（3）以下是該實驗的操作步驟：
A．將電流表、電壓表、變阻器、小燈泡、電源、開關(guān)正確連接成電路
B．調(diào)節(jié)滑動變阻器觸頭的位置，保證閉合開關(guān)前使變阻器與小燈泡并聯(lián)部分的阻值最大
C．閉合開關(guān)，記下電流表、電壓表的一組示數(shù)（U，I），移動變阻器的滑動觸頭，每移動一次記下一組（U，I）值，共測出12組數(shù)據(jù)
D．按所測數(shù)據(jù)，在坐標紙上描點并將各點用直線段連接起來，得出小燈泡的伏安特性曲線
指出以上步驟中存在錯誤或不妥之處并修改：步驟B不妥．應(yīng)為：閉合開關(guān)前應(yīng)使變阻器與小燈泡并聯(lián)部分的電阻為零．
步驟D有錯，應(yīng)為：按所測數(shù)據(jù)，在坐標紙上描點并將各點用一條平滑的曲線連接起來．

Answer 1

分析 （1）從器材選取的安全性、精確性考慮，選擇合適的電壓表和電流表．
（2）電壓、電流從零開始測起，則滑動變阻器采用分壓式接法，通過燈泡電阻的大小確定電流表的內(nèi)外接．
（3）閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑動變阻器電阻打到最小值，使得與小燈泡并聯(lián)部分電阻為零，保護測量電路．描點作圖時應(yīng)用平滑曲線連接．

解答 解：（1）燈泡電壓為3V，則為了準確，電壓表選擇E；電流I=$\frac{1.5}{3}$=0.5A；故電流表選擇C；
（2）本實驗中給出的滑動變阻器阻值較小，并且本實驗要多測幾組數(shù)據(jù)，故應(yīng)采用滑動變阻器分壓接法；
燈泡內(nèi)阻約為6Ω，電流表內(nèi)阻為1.0Ω；電壓表內(nèi)阻為6kΩ；則可知：$\frac{R}{{R}_{A}}$=6；$\frac{{R}_{V}}{R}$=1000； 故$\frac{R}{{R}_{A}}$＜$\frac{{R}_{V}}{R}$；故應(yīng)采用電流表外接法，故選擇C；
內(nèi)外接法的選擇方法：分別求出電阻和電流表、電壓表和電阻的比值，若$\frac{R}{{R}_{A}}$＜$\frac{{R}_{V}}{R}$采用外接法；若$\frac{R}{{R}_{A}}$＞$\frac{{R}_{V}}{R}$采用內(nèi)接法；
判斷滑動變阻器分壓接法的三種情況為：一、實驗中要求多測幾組數(shù)據(jù)；二、電壓要求從零開始調(diào)節(jié)；三、滑動變阻器阻值太��；采用限流接法無法保證實驗安全和準確；
（3）步驟B不妥．應(yīng)為：閉合開關(guān)前應(yīng)使變阻器與小燈泡并聯(lián)部分的電阻為零．
步驟D有錯，應(yīng)為：按所測數(shù)據(jù)，在坐標紙上描點并將各點用一條平滑的曲線連接起來．
故答案為：（1）E；C．
（2）C；分別求出電阻和電流表、電壓表和電阻的比值，若$\frac{R}{{R}_{A}}$＜$\frac{{R}_{V}}{R}$采用外接法；若$\frac{R}{{R}_{A}}$＞$\frac{{R}_{V}}{R}$采用內(nèi)接法
滑動變阻器分壓接法的三種情況為：一、實驗中要求多測幾組數(shù)據(jù)；二、電壓要求從零開始調(diào)節(jié)；三、滑動變阻器阻值太小；采用限流接法無法保證實驗安全和準確；
（3）步驟B不妥．應(yīng)為：閉合開關(guān)前應(yīng)使變阻器與小燈泡并聯(lián)部分的電阻為零．
步驟D有錯，應(yīng)為：按所測數(shù)據(jù)，在坐標紙上描點并將各點用一條平滑的曲線連接起來．

點評 本題較全面的考查了描繪小燈泡伏安特性曲線中的問題；要注意解決本題的關(guān)鍵掌握器材選取的原則，即精確、安全．以及掌握滑動變阻器分壓式和限流式接法的區(qū)別，電流表內(nèi)外接的區(qū)別；同時掌握實驗原理的掌握，能快速找出實驗故障所在．