Question

5．為了描繪小燈泡的伏安特性曲線，實(shí)驗(yàn)室可供選擇的器材如下：
A．待測(cè)小燈泡（6V，500mA）
B．電流表A（0～0.6A，內(nèi)阻約0.5Ω）
C．電壓表V（0～3V，內(nèi)阻2kΩ）
D．滑動(dòng)變阻器R₁（0～1kΩ，100mA）
E．滑動(dòng)變阻器R₂（0～5Ω，1.5A）
F．電阻箱R₃（0～9999.9Ω）
G．直流電源E（約6V，內(nèi)阻不計(jì)）
H．開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線若干

（1）將電壓表量程擴(kuò)大為9V，與它串聯(lián)的電阻箱的阻值應(yīng)調(diào)為4　kΩ．
（2）圖甲中畫(huà)出了實(shí)驗(yàn)的部分電路，請(qǐng)你補(bǔ)全電路圖；滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用R₂（選填“R₁”或“R₂”）．
（3）實(shí)驗(yàn)中，變阻器滑動(dòng)觸頭P在ab間移動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)小燈泡兩端的電壓只能在3.5V-6.0V間變化，則電路中出現(xiàn)的故障可能是ac間斷路．
（4）排除故障后，通過(guò)實(shí)驗(yàn)描點(diǎn)作出小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示．則常溫下燈絲的電阻為4Ω，若燈絲溫度每升高1℃，電阻增大約為常溫下電阻的萬(wàn)分之八，則將該小燈泡與一電動(dòng)勢(shì)為6V，內(nèi)阻為5Ω的電池組連接時(shí)，燈絲的溫度約為4.4×10³℃．（保留兩位有效數(shù)字）
（5）若電壓表V的實(shí)際阻值小于2kΩ，則小燈泡實(shí)際的伏安特性曲線應(yīng)在所畫(huà)圖線的下方（選填“上方“或“下方“）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)歐姆定律求解與電壓表串聯(lián)的電阻箱的阻值．
（2）為使測(cè)量盡量準(zhǔn)確，要求進(jìn)行多次測(cè)量，滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，為方便實(shí)驗(yàn)操作，應(yīng)選擇最大阻值較小的滑動(dòng)變阻器；
（3）實(shí)驗(yàn)中，變阻器滑動(dòng)觸頭P在ab間移動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)小燈泡兩端的電壓只能在3.5V-6.0V間變化，即滑動(dòng)變阻器沒(méi)有采用分壓式接法．
（4）根據(jù)圖象的斜率求解常溫時(shí)的電阻，再在對(duì)應(yīng)的圖象中做出伏安特性曲線，從而求得工作電阻，再由題意明確燈泡的溫度；
（5）根據(jù)電路圖連接實(shí)物電路圖，然后根據(jù)電路圖分析答題．

解答 解：（1）電壓表V（0-3V 內(nèi)阻2kΩ），將電壓表量程擴(kuò)大為9V，根據(jù)歐姆定律應(yīng)有：（R+2）×$\frac{3}{2}$=9=V，代入數(shù)據(jù)可得：R=4kΩ，即電阻箱的阻值應(yīng)調(diào)為4kΩ．
（2）為使測(cè)量盡量準(zhǔn)確，要求進(jìn)行多次測(cè)量，滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，選擇小電阻，即選R₂，由于燈泡電阻遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻，所以采用電流表外接法，電路圖：
（3）實(shí)驗(yàn)中，變阻器滑動(dòng)觸頭P在ab間移動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)小燈泡兩端的電壓只能在3.5V-6.0V間變化，即滑動(dòng)變阻器沒(méi)有采用分壓式接法．則電路中出現(xiàn)的故障可能是ac間斷路，即滑動(dòng)變阻器變成了限流式接法．
（4）如圖所示，常溫時(shí)圖象的斜率約為：$\frac{1}{0.25}$=4Ω；在伏安特性曲線中做出對(duì)應(yīng)電源的伏安特性曲線，如圖所示，則燈泡兩端的電壓為3V，電流為0.4A，則電阻R=$\frac{3}{0.4}$=7.5Ω；
則增大的電阻為7.5-4=3.5Ω；
燈絲溫度約為$\frac{3.5}{\frac{8}{10000}}$=4.4×10³℃；
（5）若電壓表V的實(shí)際阻值大于5kΩ，所以導(dǎo)致測(cè)量的燈泡的電壓值偏大，即相同電流情況下，燈泡實(shí)際電壓比測(cè)量值偏小，則小燈泡實(shí)際的伏安特性曲線應(yīng)在所畫(huà)圖線的上方．
故答案為：（1）4；（2）電路圖如圖所示，R₂；（3）ac間斷路；（4）4；4.4×10³℃；（5）上方．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵掌握器材選擇的原則，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．