Question

20．利用以下實驗器材測定電流表內阻R_A和描繪小燈泡伏安特性曲線（計算結果保留三位有效數字）
小燈泡L（規(guī)格為“2.5 V，l.2 W”）    
電流表A（量程為0〜0.6A，內阻R_A未知）
電壓表V（量程為0〜1.5V，內阻1500Ω） 
理想電源E（電動勢約為3V，內阻可忽略）
電阻箱R₁（最大阻值99.9Ω）           
電阻箱R₂（最大阻值9999.9Ω）
電鍵K及導線若干

①該實驗中由于電壓表的量程小于小燈泡的額定電壓，為了保證實驗進行，將電壓表改裝成量程為2.5V的新電壓表，必須串聯（填“串”或“并”）電阻箱R₁（填R₁或R₂），并將電阻箱的阻值調到1000Ω；
②該實驗電路如圖（a）所示其中符號表示改裝后的電壓表，示數為改裝表示數，當R=11.0Ω時，電流表示數為0.200A，電壓表示數為0.40V；當R=2.2Ω時，電流表示數為0.400A，電壓表示數為1.32V；則電源電動勢E=3.00v，電流表內阻R_A=2.00Ω；
③多次改變電阻箱的阻值，得到多組小燈泡的電流I與電壓U的關系，在坐標紙上作出小燈泡伏安特性曲線如圖（b）所示，若將此燈泡和一個6Ω的定值電阻、電源E串聯，則燈泡的實際功率為0.384W．

Answer 1

分析 ①根據改裝原理可明確應如何將電壓表擴大量程；
②分析電路圖，根據閉合電路歐姆定律列式，代入數據可求得電源的電動勢和電流表內阻；
③作出等效電源的伏安特性曲線，兩圖的交點為燈泡的工作點，則由P=UI可求得功率．

解答 解：（1）當電壓表滿偏時，Im=$\frac{1.5}{1500}$=10^-3A； 要想改成2.5V的電壓表需要串聯電阻R=$\frac{2.5-1.5}{1×1{0}^{-3}}$=1000Ω；故只能選擇R₂；
（2）根據改裝原理可知，改裝后的電壓值為電壓表量程的$\frac{5}{3}$倍；
根據閉合電路歐姆定律可知：
E=U_V+I_A（R+R_A）
代入數據可知
E=$\frac{5}{3}$×0.4+0.2（11+R_A）
E=$\frac{5}{3}×1.32$+0.40（2.2+R_A）
解得：
E=3.00V，R_A=2.00Ω；
將6Ω的定值電阻看作電源內阻，作出電源的U-I圖象，交點為燈泡實際的電流電壓值，由圖可知，電壓為1.2V，電流為0.32A；
根據P=UI可得小燈泡的功率為P=1.2×0.32=0.384W．
故答案為：
①串；R₂；
②3.00；2.00；
③0.384．

點評 本題考查描繪小燈泡的伏安特性曲線以及電動勢的測量實驗，要注意明確實驗原理，知道實驗中對圖象的分析以及數據處理的方法．