Question

19．有一個(gè)小燈泡上標(biāo)有“5V 6W”的字樣，現(xiàn)測(cè)定小燈泡在不同電壓下的電功率，有下列器材可供選用：
A．電壓表V₁（0～3V．內(nèi)阻5kΩ）
B．電壓表V₂（0～15V．內(nèi)阻15kΩ）
C．電流表A（0～0.6A，內(nèi)阻1Ω）
D．定值電阻R₁=1Ω
E．定值電阻R₂=5kΩ
F．滑動(dòng)變阻器R（10Ω，2A）
G．學(xué)生電源（直流6V，內(nèi)阻不計(jì)）
H．開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干

（1）除了待測(cè)小燈泡、電流表、學(xué)生電源及開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線外，本實(shí)驗(yàn)必需的器材還有ACEF（填寫(xiě)器材前的序號(hào)字母）．
（2）為盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差，并要求從零開(kāi)始多取幾組數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)趫D甲虛線框中畫(huà)出滿足實(shí)驗(yàn)要求的電路圖，并標(biāo)明相應(yīng)器材字母．
（3）利用上述實(shí)驗(yàn)電路測(cè)出的電壓表示數(shù)U_v與此時(shí)小燈泡兩端電壓U的定量關(guān)系是$\frac{1}{2}$U，圖乙是上述實(shí)驗(yàn)電路中電流表的示數(shù)I和電壓表的示數(shù)U_v的關(guān)系曲線，則燈泡兩端電壓為2V時(shí)的實(shí)際功率為2.2W．

Answer 1

分析 （1）已知燈泡的額定電壓，則根據(jù)串聯(lián)電路的規(guī)律可得出電壓表，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求可以確定定值電阻的選取；
（2）要求從零開(kāi)始，則應(yīng)采用分壓接法，同時(shí)考慮燈泡內(nèi)阻與電流表內(nèi)阻的關(guān)系可以確定電流表的接法；
（3）根據(jù)分壓接法原理可知，燈泡兩端電壓與電壓表示數(shù)間的關(guān)系；再根據(jù)圖象明確2V時(shí)對(duì)應(yīng)的電流，由P=UI可求得功率．

解答 解：（1）由題意可知，燈泡的額定電壓為5V，而給出的電壓表中有15V和3V兩種，選用15V的電壓則誤差較大；而選用3V的電壓表，則量程偏小，故可以串聯(lián)一個(gè)電阻進(jìn)行分壓；由題意可知，選擇5KΩ的電阻可以使量程擴(kuò)大為2倍，故選用D即可；故可以選取3V的電壓表和3kΩ的電阻串聯(lián)充當(dāng)電壓表使用；同時(shí)還需要用到電流表C； 滑動(dòng)變阻器F；
（2）因題目中要求多測(cè)幾組數(shù)據(jù)進(jìn)行作圖，故實(shí)驗(yàn)中選用分壓接法，并且將R₁與電壓表串聯(lián)充當(dāng)電壓表使用，電流表采用電流表外接法；故原理圖如右圖所示；
（3）電壓表V₁（0～3V．內(nèi)阻5kΩ），定值電阻R₁=5kΩ；選取3V的電壓表和5kΩ的電阻串聯(lián)充當(dāng)電壓表使用，使量程擴(kuò)大為2倍，
所以電壓表讀數(shù)U_V與此時(shí)小燈泡兩端電壓U的定量關(guān)系是：U_V=$\frac{1}{2}$U．
由圖可知，電壓為2V時(shí)，電流為0.55A，則由功率公式可得：P=UI可知：P=2×2×0.55=2.2W；
故答案為：（1）ACEF；（2）如圖所示；（3）$\frac{1}{2}$U，2.2；

點(diǎn)評(píng) 本題為探究型實(shí)驗(yàn)，應(yīng)注意兩個(gè)電壓表均無(wú)法保證要求，故可以采用串聯(lián)的方式可以對(duì)電表進(jìn)行改裝；此類(lèi)題目近幾年越來(lái)越多，故應(yīng)注意把握．