Question

14．實驗桌上有下列實驗儀器：
A．待測電源（電動勢約3V，內(nèi)阻約7Ω）；
B．直流電流表（量程0～0.6～3A，0.6A檔的內(nèi)阻約0.5Ω，3A檔的內(nèi)阻約0.1Ω；）
C．直流電壓表（量程0～3～15V，3V檔內(nèi)阻約5kΩ，1.5V檔內(nèi)阻約25kΩ）；
D．滑動變阻器（阻值范圍為0～15Ω，允許最大電流為1A）；
E．滑動變阻器（阻值范圍為O～1000Ω，允許最大電流為0.2A）；
F．開關(guān)、導線若干；
G．小燈泡“4V、0.4A”．

請你解答下列問題：
①利用給出的器材測量電源的電動勢和內(nèi)阻，要求測量有盡可能高的精度且便于調(diào)節(jié)，應選擇的滑動變阻器是D（填序號）．
②請將圖甲中實物連接成實驗電路圖；
③某同學根據(jù)測得的數(shù)據(jù)，作出電源的U-I圖象如圖乙中圖線a所示，由此可知電源的電動勢E=3V，內(nèi)阻r=7.5Ω；
④若要利用給出的器材通過實驗描繪出小燈泡的伏安特性曲線，要求測量多組實驗數(shù)據(jù)，且電壓從零開始連續(xù)變化，請你在圖丙虛線框內(nèi)畫出實驗原理電路圖：
⑤將④中得到的數(shù)據(jù)在同一U-I坐標系內(nèi)描點作圖，得到如圖乙所示的圖線b，如果將此小燈泡與上述電源組成閉合回路，此時小燈泡的實際功率為0.29W．

Answer 1

分析 ①從測量的誤差方面考慮，選擇合適的滑動變阻器．
②滑動變阻器采用限流式接法，通過電源的電動勢及短路電流的大小選擇電壓表和電流表的量程．
③在U-I圖線中，縱軸的截距表示電源的電動勢，圖線斜率的絕對值表示電源的內(nèi)阻．
④描繪小燈泡的伏安特性曲線，電壓和電流需從0開始測起，滑動變阻器采用分壓式接法，通過燈泡正常工作時的電阻，判斷其是大電阻還是小電阻，從而確定電流表采用內(nèi)接還是外接．
⑤電源的U-I圖線與小燈泡的伏安特性曲線的交點的橫縱坐標表示此時的電流和電壓，根據(jù)P=UI求出小燈泡的實際功率．

解答 解：①滑動變阻器采用限流式接法，串聯(lián)在電路中，選擇總電阻為1000Ω的滑動變阻器，則電流太小，測量的誤差大，所以選用總電阻為15Ω的滑動變阻器．故選D．
②因為電源的電動勢大約3V，所以電壓表量程選擇3V量程的，短路電流I=$\frac{E}{r}=\frac{3}{7}≈0.4A$，所以電流表量程選擇0.6A的，滑動變阻器采用限流式接法，電流表采取內(nèi)接．實物連線圖如下圖．
③U-I圖線的縱軸截距為3.0V，所以E=3.0V，圖線斜率的絕對值r=$\frac{3.0}{0.4}$=7.5Ω
④描繪出小燈泡的伏安特性曲線，電壓和電流需從零開始測起，滑動變阻器采用分壓式接法，燈泡正常工作時的電阻$R=\frac{U}{I}=10Ω$，遠小于電壓表的內(nèi)阻，屬于小電阻，電流表采取外接法．電路圖如下圖．
⑤電源的U-I圖線與小燈泡的伏安特性曲線的交點的橫縱坐標表示此時的電流和電壓，P=UI=0.22×1.3=0.29W．
故答案為：①D

③3.0 7.5
⑤0.29

點評 解決本題的關(guān)鍵掌握器材選擇的原則，精確、安全，以及知道滑動變阻器分壓式接法和限流式接法的區(qū)別，電流表內(nèi)外接的區(qū)別．