Question

14．實(shí)驗(yàn)桌上有下列實(shí)驗(yàn)儀器：
A．待測(cè)電源（電動(dòng)勢(shì)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(dòng)變阻器（阻值范圍為0～15Ω，允許最大電流為1A）；
E．滑動(dòng)變阻器（阻值范圍為O～1000Ω，允許最大電流為0.2A）；
F．開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)若干；
G．小燈泡“4V、0.4A”．

請(qǐng)你解答下列問(wèn)題：
①利用給出的器材測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，要求測(cè)量有盡可能高的精度且便于調(diào)節(jié)，應(yīng)選擇的滑動(dòng)變阻器是D（填序號(hào)）．
②請(qǐng)將圖甲中實(shí)物連接成實(shí)驗(yàn)電路圖；
③某同學(xué)根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)，作出電源的U-I圖象如圖乙中圖線(xiàn)a所示，由此可知電源的電動(dòng)勢(shì)E=3V，內(nèi)阻r=7.5Ω；
④若要利用給出的器材通過(guò)實(shí)驗(yàn)描繪出小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)，要求測(cè)量多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，且電壓從零開(kāi)始連續(xù)變化，請(qǐng)你在圖丙虛線(xiàn)框內(nèi)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)原理電路圖：
⑤將④中得到的數(shù)據(jù)在同一U-I坐標(biāo)系內(nèi)描點(diǎn)作圖，得到如圖乙所示的圖線(xiàn)b，如果將此小燈泡與上述電源組成閉合回路，此時(shí)小燈泡的實(shí)際功率為0.29W．

Answer 1

分析 ①?gòu)臏y(cè)量的誤差方面考慮，選擇合適的滑動(dòng)變阻器．
②滑動(dòng)變阻器采用限流式接法，通過(guò)電源的電動(dòng)勢(shì)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(xiàn)中，縱軸的截距表示電源的電動(dòng)勢(shì)，圖線(xiàn)斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻．
④描繪小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)，電壓和電流需從0開(kāi)始測(cè)起，滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，通過(guò)燈泡正常工作時(shí)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(xiàn)與小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)的交點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)表示此時(shí)的電流和電壓，根據(jù)P=UI求出小燈泡的實(shí)際功率．

解答 解：①滑動(dòng)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(dòng)變阻器，則電流太小，測(cè)量的誤差大，所以選用總電阻為15Ω的滑動(dòng)變阻器．故選D．
②因?yàn)殡娫吹碾妱?dòng)勢(shì)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(dòng)變阻器采用限流式接法，電流表采取內(nèi)接．實(shí)物連線(xiàn)圖如下圖．
③U-I圖線(xiàn)的縱軸截距為3.0V，所以E=3.0V，圖線(xiàn)斜率的絕對(duì)值r=$\frac{3.0}{0.4}$=7.5Ω
④描繪出小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)，電壓和電流需從零開(kāi)始測(cè)起，滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，燈泡正常工作時(shí)的電阻$R=\frac{U}{I}=10Ω$，遠(yuǎn)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(xiàn)與小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)的交點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)表示此時(shí)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(diǎn)評(píng) 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(dòng)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．