Question

11．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，需要用伏安法测定小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流，除开关、导线外，还有如下器材：
A．小灯泡“6V　3W”，B．直流电源6～8V
C．电流表（量程3A，内阻约0.2Ω）
D．电流表（量程0.6A，内阻约1Ω）
E．电压表（量程6V，内阻约20kΩ）
F．电压表（量程20V，内阻约60kΩ）
G．滑动变阻器（最大阻值10Ω，额定电流0.2A）
H．滑动变阻器（最大阻值20Ω，额定电流2A）
I．滑动变阻器（最大阻值1kΩ，额定电流0.5A）
（1）实验所用到的电流表应选D，电压表应选E，滑动变阻器应选H．（填字母代号如：A、B、C、D…）
（2）在虚线框内画出最合理的实验原理图．

Answer 1

分析 （1）根据灯泡额定电压与额定功率求出灯泡额定电流，根据额定电流选择电流表；根据灯泡额定电压选择电压表；在保证安全的前提下，为方便实验操作应选最大阻值减小的滑动变阻器．
（2）描绘小灯泡伏安特性曲线电压、电流需要从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，根据灯泡电阻与电表内阻的关系确定电流表的接法，然后作出实验电路图．

解答 解：（1）灯泡额定电流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，电流表应选D、电流表（量程0.6A，内阻约1Ω）；
灯泡额定电压6V，电压表应选E、电压表（量程6V，内阻约20kΩ）；
为方便实验操作，保证安全，滑动变阻器应选H、滑动变阻器（最大阻值20Ω、2A ）．
（2）描绘灯泡伏安特性曲线滑动变阻器应采用分压接法；
灯泡正常工作时电阻为：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω，$\frac{R}{{R}_{A}}$=$\frac{12Ω}{1Ω}$=12，$\frac{{R}_{V}}{R}$=$\frac{20000Ω}{12Ω}$≈1666.7，
$\frac{{R}_{V}}{R}$＞$\frac{R}{{R}_{A}}$，电流表应采用外接法，实验电路图如图所示：
故答案为：（1）D；E；H；（2）电路图如图所示．

点评 本题考查了实验器材的选择、设计实验电路图、电流表读数；要掌握实验器材的选取原则，确定滑动变阻器与电流表的接法是设计实验电路图的关键，也是难点．