Question

【題目】某實驗小組根據教材中的“描繪小燈泡的伏安特性曲線”和“測定電源電動勢和內阻”兩實驗的原理，設計了能同時達成兩實驗目的的實驗方案。小組成員從實驗室找到了下列實驗器材：

A．待測小燈泡（額定電壓1.5V，額定功率約為1.5W）；

B．待測電源E（電動勢約為6V，內阻r很小）；

C．直流電流表A（量程為0 ~ 1A，內阻RA約為0.02Ω）；

D．直流電壓表（量程為0 ~ 2V，內阻約為3kΩ）；

E．直流電壓表（量程為0 ~ 4.5V，內阻約為30kΩ）；

F．滑動變阻器，最大阻值為15Ω，額定電流2A；

G．滑動變阻器，最大阻值為2Ω，額定電流1A；

H．定值電阻，阻值為5Ω；

I．定值電阻，阻值為50Ω；

J．單刀單擲開關S，導線若干。

（1）該實驗小組同學設計了圖甲所示的實驗電路，請根據實驗目的將虛線框內的電路連接完整____，實驗開始前應將滑動變阻器的滑片置于______端（填“a”或“b”）。

（2）為方便控制電路并達到測量目的，滑動變阻器應選擇_______；為保護電路，并使測量電表最大讀數均能達到半偏以上，保護電阻應選用定值電阻中的______（均填寫器材前的字母序號）。

（3）改變滑動變阻器滑片位置得到多組電流和對應電壓的數值，并將其描繪成圖乙所示的U - I圖線，根據圖線中的數據可知電源電動勢E為_______V，內阻r為_______Ω，小燈泡的額定功率為_______W。（結果均保留2位有效數字）

Answer 1

【答案】 a F H 6.0 ~ 6.2 0.30 ~ 0.50 1.2 ~ 1.4

【解析】（1）因為要同時滿足兩個實驗的測量要求，并且由圖乙可知流過燈泡的電流沒有從零開始變化，故滑動變阻器應采用限流式接法，補充完整的電路圖如下圖所示：

為保證電路安全，在實驗前滑動變阻器的有效阻值應最大，故在實驗開始前應將滑動變阻器的滑片置于a端；（2）因滑動變阻器應采用限流式接法，故要選擇電阻最大值大一點的滑動變阻器，故選F；因電源電動勢較小，為保證測量電表最大讀數均能達到半偏以上，故保護電阻應選阻值小的，故選H；（3）乙圖中傾斜的直線為電源的伏安特性曲線，其方程為，取（0.3A，4.5V）和（0.85A，1.5V）兩點代入方程得： ， ，聯立解得： ， ；乙圖中的曲線為燈泡的伏安特性曲線，當其與電源的伏安特性曲線相交時，橫坐標表示此時電路中的電流為I=0.85A，縱坐標表示此時燈泡兩端的電壓為U=1.5V，則此時小燈泡的額定功率為.