Question

4．某實驗小組在進行課外實驗探究中，要描繪一個標有“3.8V，1W”的小燈泡的R-U曲線，所供選擇的器材除了導線和開關外，還有以下器材可供選擇：
A．電壓表 V（量程5V，內阻約為5kΩ）
B．直流電源E（電動勢4.5V，內阻不計）
C．電流表A₁（量程300mA，內阻約為1Ω）
D．電流表A₂（量程800mA，內阻約為0.4Ω）
E．滑動變阻器R₁（阻值0～20Ω）
（1）實驗中為了比較準確地測量且方便調節，電流表應選用A₁（選填A₁或A₂）；
（2）實驗中要求小燈泡電壓從零開始逐漸增大到額定電壓，測量誤差盡可能小．請你為該實驗小組設計電路圖，畫在圖1的虛線方框中；
（3）根據實驗數據，該實驗小組計算并描繪出了R-U的圖象，與理想情況略有偏差，如圖2所示．由圖象可知，當所加電壓為2.00V時，燈泡實際消耗的電功率為0.44 W（小數點后保留兩位數字）
（4）小燈泡的I-U圖象如圖3所示．則流過小燈泡的電流I隨電壓U變化的圖象是①（請選填①或②）．
（5）若小伙伴改用用多用表測量小燈泡的電阻，選用“×10”倍率的電阻檔測量，發現多用電表指針偏轉過大，因此需選擇倍率的電阻檔×1（填“×1”或“×100”），并再進行測量，多用表的示數如圖4所示，測量結果為13Ω．

Answer 1

分析 （1）根據小燈泡規格求出額定電流來選擇電流表量程；
（2）根據實驗要求電壓從零調可知變阻器應用分壓式接法；由于小燈泡電阻較小可知電流表應用外接法，即電路應是“分壓外接”．
（3）根據R-U圖象讀出電壓為3V時對應的電阻，然后即可求出功率．
（4）根據燈泡電阻的變化規律可明確對應的伏安特性曲線；
（5）當歐姆表的指針指在中值電阻附近時讀數較準，若指針偏角過大，說明電阻值較小，應選倍率小的歐姆檔，注意每次選檔后都必須重新調零．

解答 解：（1）根據小燈泡規格“3.8V，1W”可知，額定電流為：I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1}{3.8}$=0.26A=260mA，
所以電流表應選A₁；
（2）由于實驗要求電壓從零調，所以變阻器應用分壓式接法，由于小燈泡電阻較小可知電流表應用外接法，即電路應是“分壓外接”．
電路圖如圖：
（3）由圖象可知，當所加電壓為2.00V時，R=9.1Ω，
燈泡實際消耗的電功率為：P=$\frac{{2}^{2}}{9.1}$=0.44W
（4）由乙圖可知隨電壓的增大導體的電阻增大，故$\frac{U}{I}$越大，故I-U圖象的斜率隨電壓的增大而減小，
則流過小燈泡的電流I隨電壓U變化的圖象是 ①．
（5）選用“×10”倍率的電阻檔測量，發現多用表指針偏轉過大，應選取×1倍率的電阻檔；由圖可知，指針所指為13，故測量結果為R=13×1Ω=13Ω；
故答案為：（1）A₁；（2）如圖所示；（3）0.44；（4）①；（5）×1；13．

點評 本題考查了滑動變阻器、電流表的接法及電表量程的選擇和滑動變阻器的選擇，電路圖的設計，圖象信息的獲取等基本能力，要求能準確掌握圖象的意義，并能做到正確應用．