Question

【題目】在描繪標有“4V，2W”的小燈泡L的伏安特性曲線實驗中，可供選用的器材如下：

電流表A1：量程3.0A，內阻約為0.1Ω；

電流表A2：量程0.6A，內阻約為0.2Ω；

電壓表V：量程1.0V，內阻RV=3.0kΩ；

定值電阻R0：阻值12Ω；

定值電阻R1：阻值2.0kΩ；

定值電阻R2：阻值12.0kΩ

滑動變阻器R：阻值范圍0～10Ω，；

學生電源E：電動勢6.0V，內阻不計；

開關S及導線若干．

（1）在方框中畫出實驗電路圖，并在圖上標明所選器材代號______________；

（2）小明同學按照（1）中設計的電路進行實驗，檢查實驗電路連接是否正確，然后閉合開關，左右調節滑動變阻器滑片，發電電流表和電壓表指針始終不發生偏轉，在不斷開電路的情況下，為檢查電路故障，使用多用電表________________（選填“歐姆×10”、“直流電壓10V”或“直流電流2.5mA”）檔，將多用電表的紅、黑表筆與實驗電路中的電流表“﹢”、“﹣”連接柱接觸，再次左右調節滑動變阻器滑片，發現多用電表指針明顯偏轉，說明電路故障是________________________。

（3）該同學排除故障后進行實驗，調節滑動變阻器，得到電壓表的讀數U和電流表讀數I，并在坐標紙上畫出I-U圖線如圖所示，現用電源E串聯定值電阻R0對該小燈泡供電，則該小燈泡消耗的功率為________W（結果保留兩位有效數字）。

Answer 1

【答案】 （1）如圖所示 （2）直流電壓10V； 電流表斷路； （3）0.48W（0.46W~0.50W）

【解析】（1）電流表選擇A2；所給的電壓表的量程過小，可用其與定值電阻R2=12.0kΩ的電阻串聯，相當于一個量程為5V的電壓表；小燈泡的內阻 ，電壓表（包括R2）的電阻遠大于Rx，可采用安培表外接；滑動變阻器用分壓式，則電路如圖；

（2）為了保護電表，萬用表應該選擇直流電壓10V進行檢測；將多用電表的紅、黑表筆與實驗電路中的電流表“﹢”、“﹣”連接柱接觸，再次左右調節滑動變阻器滑片，發現多用電表指針明顯偏轉，說明電路故障是電流表斷路；

（3）因電壓表的讀數只是燈泡兩端電壓的，則此I-U圖線為燈泡的I-U燈圖像；將電源電動勢E=6V與定值電阻R0（阻值12Ω）串聯對小燈泡供電，則燈泡兩端電壓：U=E-IR，即U=6-12I，則U燈=1.2-2.4I；將此函數關系畫在燈泡的U-I線上如圖；

由圖可知兩圖像的交點：I=0.40A；U燈=0.23V，則P=IU燈=0.46W