Question

9．有一個額定電壓為2.8V，功率約為0.8W的小燈泡，現(xiàn)要用伏安法描繪這個燈泡的I-U圖線，有下列器材供選用：
A．電壓表 （0～3V，內(nèi)阻6kΩ）
B．電流表（0～3A，內(nèi)阻0.1Ω）
C．電流表（0～0.6A，內(nèi)阻0.5Ω）
D．滑動變阻器（10Ω，5A）
E．滑動變阻器（200Ω，0.5A）
F．蓄電池（電動勢6V，內(nèi)阻不計(jì)）
G．開關(guān)和導(dǎo)線若干
（1）實(shí)驗(yàn)時要求測量范圍盡可能大，且要求燈泡上的電壓從0開始調(diào)節(jié)，測量結(jié)果盡可能準(zhǔn)確．電流表應(yīng)選用C．滑動變阻器應(yīng)選用D．（用序號字母表示）
（2）根據(jù)以上要求和實(shí)驗(yàn)儀器，在圖1中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖
（3）通過實(shí)驗(yàn)測得此燈泡的伏安特性曲線如圖2所示．若將該小燈泡直接接在電動勢為1.5V、內(nèi)阻為5.0Ω的直流電源兩端，則小燈泡的實(shí)際功率約為0.10W．（保留兩位有效數(shù)字）
（4）在我們做實(shí)驗(yàn)時候，手邊經(jīng)常沒有合適量程的電表，我們需要進(jìn)行改裝，以下電表改裝正確的有CD
A．將一個量程為0～10mA、內(nèi)阻為20Ω的電流表，串一個2800Ω的電阻可以改裝為量程為0～3V的電壓表
B．將一個量程為0～10mA、內(nèi)阻為20Ω的電流表，并一個1Ω的電阻可以改裝為量程為0～0.6A的電流表
C．將一個量程為0～10mA、內(nèi)阻為20Ω的電流表，并一個280Ω的電阻可以改裝為量程為0～3V的電壓表
D．將一個量程為0～3V、內(nèi)阻為2kΩ的電壓表，串一個8kΩ的電阻可以改裝為量程為0～15V的電壓表．

Answer 1

分析 1、根據(jù)燈泡的額定電流確定電流表的量程，從減小誤差角度和可操作性角度確定滑動變阻器．
2、測量燈泡的伏安特性曲線，電流、電壓需從零開始測起，則滑動變阻器采用分壓式接法，根據(jù)燈泡的電阻大小確定電流表的內(nèi)外接．
3、根據(jù)閉合電路歐姆定律，得到電燈的實(shí)際電壓與電流的關(guān)系式，在甲圖上作出圖象，此圖象與電燈的伏安特性曲線的交點(diǎn)，表示電燈實(shí)際工作狀態(tài)，讀出交點(diǎn)的電壓和電流，求出電燈的實(shí)際功率．
（4）明確串聯(lián)電阻具有分壓作用，將電流表改裝為電壓表應(yīng)將電流表與一分壓電阻串聯(lián)，然后再根據(jù)歐姆定律和串并聯(lián)規(guī)律求出分壓電阻阻值即可．

解答 解：（1）燈泡的額定功率為0.8W，電壓為2.8V，故I=$\frac{P}{U}$=$\frac{0.8}{2.8}$=0.29A；故電流表應(yīng)選擇C；
本實(shí)驗(yàn)中采用分壓接法，故滑動變阻器應(yīng)選擇小電阻D
（2）因?yàn)殡妷�、電流需從零開始測起，所以滑動變阻器采用分壓式接法，燈泡的電阻大約10.8Ω，遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻，屬于小電阻，電流表采用外接法誤差較小．
實(shí)驗(yàn)電路圖：

（3）在圖中作出電源的伏安特性曲線，如圖所示；

由圖可知，電流I為0.18A；電壓U=0.55V；則功率P=UI=0.55×0.18=0.10W；
（4）A、根據(jù)串聯(lián)電阻具有分壓作用可知，將電流表改裝為電壓表應(yīng)將電流表與分壓電阻串聯(lián)，根據(jù)歐姆定律和串并聯(lián)規(guī)律應(yīng)有：U=I_g（r_g+R），代入數(shù)據(jù)解得R=280Ω，故A錯誤；C正確；
B、根據(jù)并聯(lián)電路的規(guī)律可知，并聯(lián)后兩端的電壓U=I_gR_g=0.01×20=0.2V；流過并聯(lián)電阻的電流I并=$\frac{0.2}{1}$=0.2A；則總電流為0.3A；故B錯誤；
D、將一個量程為0～3V、內(nèi)阻為2kΩ的電壓表，串聯(lián)一個8kΩ的電阻時，分壓比例為1：4；則總電壓為原來的5倍；故量程變?yōu)?5V；故D正確；
故選：CD．
故答案為：（1）C、D；（2）如圖所示；（3）0.10；（4）CD．

點(diǎn)評 本題考查了電壓表與電流表的改裝，知道電表的改裝原理、應(yīng)用串并聯(lián)電路的特點(diǎn)與歐姆定律即可正確解題．