Question

6．我們知道：小燈泡的電阻隨通電電流的增加而非線性地增大．現要測定當一個小燈泡的電阻等于已知電阻R₀時，通過它的電流強度．選用的實驗器材有：
A．待測小燈泡R_L：標稱值“2.5V、0.3A”
B．直流電源E：電動勢約6V
C．滑動變阻器R′：標稱值“50Ω、1.5A”
D．微安表：量程0～200μA，內阻500Ω
E．已知定值電阻：R₀=6Ω
F．供選用的電阻：R₁=160Ω、R₂=3kΩ、R₃=100kΩ
G．一個單刀單擲開關S₁、一個單刀雙擲開關S₂、導線若干
①利用一個或幾個“供選用的電阻”將微安表改裝成一個量程略大于2.5V的伏特表，將改裝的電路圖畫在圖甲的方框內，此伏特表的量程是2.6V（本問結果取兩位有效數字）；
②現利用改裝好的伏特表和選用的器材設計如圖乙所示的電路，來測量通過小燈泡的電流強度，請在圖丙的實物圖上連線
③將滑動變阻器R′的觸頭置于最右端，S₂先接a，閉合S₁．測得定值電阻R₀兩端的電壓U₀，再改接b，測得小燈泡R_L兩端的電壓U_L．若U_L≠U₀，則需反復調節R′，直到S₂接a和接b時，定值電阻R₀兩端電壓U₀′和燈泡R_L兩端電壓U_L′相等，即U₀′=U_L′．若測得此時伏特表的示數為1.5V，則通過小燈泡的電流強度為0.25A

Answer 1

分析 ①關鍵是根據歐姆定律和串并聯規律畫出改裝電壓表的可能電路圖，然后通過計算符合要求的即為所求；
②根據原理圖明確對應的實物圖；
③由等效替代方法可知小燈泡的電阻等于定值電阻即可求解．

解答 解：①若將電表改裝成2.5V的電壓表應串聯的電阻值為R，如圖所示；
由2.5=200×10^-6×（500+R），得R=12kΩ．從三個供選用的電阻中沒有合適的阻值，應將微安表量程增大將160Ω的電阻與微安表并聯，則流過160Ω電阻的電流I₁=$\frac{0.1}{160}$=0.625×10^-3A，電表電流為I=0.1+0.625=0.825mA，若再串聯3kΩ電阻時改裝成的電壓表量程為U=（0.1+0.825）×10^-3×3×10³=2.6V；
②根據原理圖可得出對應的實物圖如圖所示；
③由題意可知，電壓表示數為1.5V，電阻R₀=6Ω；
則I=$\frac{1.5}{6}$=0.25A
故答案為：（1）如圖所示，2.6；（2）如圖所示； （3）0.25．

點評 本題考查描繪燈泡的伏安特性曲線的性質和實物圖的連接，要熟練掌握歐姆定律和串并聯電路的應用，掌握電壓表的改裝原理和改裝方法．