Question

12．某學習小組的同學擬探究小燈泡L的伏安特性曲線，可供選用的器材如下：
①小燈泡L，規格“4.5V．0.5A”；
②電流表A，量程0.6A，內阻r約為0.2Ω；
③電壓表V，量程15V，內阻約為15kΩ；
④滑動變阻器R，阻值范圍0～10Ω；
⑤學生電源E，電動勢6V，內阻不計；
⑥開關S及導線若干．

（1）甲同學設計了如圖（圖1）所示的電路進行測量，請按照右邊電路圖把實物圖2中未完成的連線補充完整．
（2）乙同學經分析發現甲同學實驗精度不高，又從實驗室找來Ig=100μA，Rg=1000Ω的靈敏電流計和電阻箱（0-99999.9Ω），想把靈敏電流計改裝成量程為5V的電壓表，需要把電阻箱調成49000Ω的阻值，并與靈敏電流計串（填“串”或“并”）聯在電路中來替代實驗中的電壓表．
（3）乙同學用改裝的電壓表實驗得到數據，現要以縱坐標表示通過電流表A的電流I，橫坐標表示通過靈敏電流計的電流I_G，畫出I-I_G圖線，他已經把數據畫在坐標紙上，請幫他把圖線畫出來．
（4）乙同學通過查找資料發現同等型號的小燈泡的燈絲在27℃時電阻是2.1Ω，并且小燈泡燈絲電阻值與燈絲溫度的關系為R=k（273+t），k為比例常數．
請估算靈敏電流表的電流I_G=60μA時該燈泡燈絲的溫度約為798℃．

Answer 1

分析 （1）電路的連接要根據電路圖連接．
（2）利用分壓原理，電壓表的改裝要串聯一個大電阻；
（3）利用給出的點得出對應的伏安特性曲線；注意連線時一定要連成光滑曲線．
（4）根據圖3中數據得出I_G=60μA對應的電流，由歐姆定律求出電阻，再利用電阻和溫度的關系可求出對應的溫度．

解答 解：（1）根據原理圖得出對應的實物圖如圖所示；連接如圖：


（2）設改裝后的電壓表為R_總，則有：${R}_{總}=\frac{U}{{I}_{g}}=50000$Ω，故有：R_串=R_總-R_g=49000Ω．
（3）利用描出的各點，連成光滑曲線如圖：
（4）由圖可知，當電流為60μA時，其電流為0.4A，則電阻為：R=$\frac{60×1{0}^{-6}×50000}{0.4}$=7.5Ω；
由題中知，當電阻為2.1Ω時，溫度為27℃，則代入給出的公式可知，k=0.007；
則可知，當電阻為7.5Ω時，溫度為：T=$\frac{7.5}{0.007}$-273=798℃
故答案為：（1）如圖；（2）49000，串聯；（3）如圖，（4）798

點評 本題考查描繪小燈泡伏安特性曲線的實驗；要注意明確：1．電路的連接要根據電路圖連接，2．描點法在連線的過程中，一定要注意使用光滑曲線連接．3．注意明確歐姆定律及圖象的準確應用來進行分析求解．