Question

10．某學(xué)習(xí)小組擬研究一個(gè)標(biāo)有“3.6V  1.8W”的小電珠的伏安特性曲線，可供選用的器材如下：
①電流表A，量程0-0.6A，內(nèi)阻約為0.2Ω；
②電壓表V，量程0-15V，內(nèi)阻約為15kΩ；
③滑動(dòng)變阻器R，阻值范圍0-10Ω；
④學(xué)生電源E，電動(dòng)勢(shì)為4V，內(nèi)阻不計(jì)
⑤開關(guān)S及導(dǎo)線若干．
（1）該學(xué)習(xí)小組的某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路進(jìn)行測(cè)量，請(qǐng)按照?qǐng)D甲所示的實(shí)物圖幫該同學(xué)將圖乙中的電路圖補(bǔ)充完整．

（2）該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，由于電壓表的量程較大而造成讀數(shù)誤差很大，因而影響了測(cè)量結(jié)果．于是從實(shí)驗(yàn)室找來一只量程為I_g=100μA、內(nèi)阻R_g=1000Ω的靈敏電流計(jì)，想把該靈敏電流計(jì)改裝成量程為5V的電壓表，則需串聯(lián)一個(gè)阻值為49000Ω的電阻．
（3）該同學(xué)用改裝后的電壓表進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到電流表讀數(shù)I₁和靈敏電流計(jì)讀數(shù)I₂如下表所示．請(qǐng)?jiān)趫D丙中的坐標(biāo)紙上畫出I₁-I₂圖線．

I1（A）	0	0.19	0.30	0.37	0.43	0.46	0.48	0.49
I2（μA）	0	10	20	30	40	50	60	70

（4）若將該小電珠接在如圖丁所示的電路中，則該小電珠消耗的電功率約為0.35W．（已知電源的電動(dòng)勢(shì)為E=3.0V，內(nèi)阻r=1.5Ω，定值電阻R₀=4.5Ω，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字．提示：可作出該小電珠在此電路中的I-U圖象幫助求解．）

Answer 1

分析 （1）分析實(shí)物圖，根據(jù)實(shí)物圖可得出對(duì)應(yīng)的原理圖；
（2）根據(jù)改裝原理可明確要擴(kuò)大量程應(yīng)串聯(lián)大電阻；根據(jù)串聯(lián)電路的規(guī)律可求得串聯(lián)電阻；
（3）根據(jù)描點(diǎn)法可得出對(duì)應(yīng)的伏安特性曲線；
（4）將定值電阻等效為電源內(nèi)阻，作出等效電源的伏安特性曲線，兩圖象的交點(diǎn)即為電源的工作點(diǎn)，讀出交點(diǎn)坐標(biāo)即可求出燈泡的功率．

解答 解：（1）根據(jù)實(shí)物圖可得出對(duì)應(yīng)的原理圖，如圖所示；
（2）要改裝成電壓表應(yīng)串聯(lián)一個(gè)大電阻；
設(shè)改裝后的電壓表為R_總，則R_總=$\frac{U}{{I}_{g}}$=$\frac{5}{100×1{0}^{-6}}$=50000Ω，
故R_串=R_總-R_g=49000Ω．
（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)利用描點(diǎn)法可得出對(duì)應(yīng)的伏安特性曲線，如圖所示；

（4）將定值電阻R₀看做該電源的電阻，則內(nèi)阻r′=6Ω，由此可得路端電壓U=E-Ir′，在I₁-I₂圖線所在坐標(biāo)紙上作出該I-U圖象如右圖所示，可知其交點(diǎn)坐標(biāo)表示的電流約為0.32 A，電壓約為1.1 V，所以該燈泡消耗的功率約為P=0.32×1.1 W≈0.35 W）．
故答案為：（1）如圖所示；（2）49000；（3）如圖所示；（4）0.35．

點(diǎn)評(píng) 本題考查測(cè)量小燈泡的伏安特性曲線，注意本實(shí)驗(yàn)中一般采用分壓及電流表外接法，一定要牢記這兩種接法的電路圖．同時(shí)注意明確圖象的性質(zhì)和應(yīng)用，能利用圖象找出燈泡的工作點(diǎn)，注意等效電源的方法．