Question

13．描绘“6V，3W“灯泡的伏安特性曲线，提供了下列器材：
A．电压表V（3V，内阻约3kΩ）
B．电流表A（0.6A，内阻约0.3Ω）
C．电阻箱R（0～99999.9Ω）
D．滑动变阻器（O～10Ω）；滑动变阻器（0～100Ω）
F．待测灯泡L“6V，3W”
G．电源E（电动势约8V、内阻较小）
H．开关、导线若干
（1）按照实验需要，将电压表的量程由3V扩大至6V．首先溅量电压表内阻，某同学采用了如图甲所示的电路，闭合开关S，调节电阻箱阻值R_a=4870Ω，时，电压表指针刚好满偏；再调节电阻箱阻值R_b=12720Ω时，电压表指针在满刻度的一半，则电压表的内阻R_V=2980Ω；从理论上分析，实验测得电压表内阻值大于（选填“大于”、“小于”或“等于”）真实值；  
（2）图乙是测量灯泡电流随电压变化的实物电路，请你用笔划线代替导线完成电路连接（要求在闭合开关前，滑动变阻器滑动头置于最左端）．
（3）图乙实验中，滑动变阻器应选择R_l（选填“R_l“或“R₂“）．
（4）某同学根据实验测得数据，描点作出灯泡伏安特性曲线如图丙所示，根据图线可求得灯泡在工作电压是0.5V时的电阻值为2.5Ω；你认为该同学实验选择的测量点分布不均匀是合理（选填“合理”或“不合理”）的．

Answer 1

分析 （1）电源内阻很小，可以认为电压表半偏时路端电压不变，由欧姆定律列方程可以求出电压表内阻；实际上，当电压表半偏时，电路电流变小，路端电压变大，电压表半偏时的电压表大于电压表满偏时电压的一半，电压表实际电压偏大偏大，电压表内阻的测量值大于真实值．
（2）描绘灯泡伏安特性曲线，滑动变阻器需要采用分压接法，电流表采用外接法，据此连接电路图．
（3）在保证安全的前提下，为方便实验操作，应选择最大阻值较小的滑动变阻器．
（4）由灯泡的I-U图象求出灯泡电压为0.5V时的电流，然后由欧姆定律求出灯泡电阻；由于灯泡电阻受温度影响，随温度升高而增大，描绘灯泡伏安特性曲线时，所选择的测量点可以不均匀分布，电压小时测量点少些，电压高时测量点多些．

解答 解：（1）设电压表满偏电流为I，电源电压为U，则U=I（R_V+R_a），U=$\frac{I}{2}$（R_V+R_b），解得R_V=2980Ω；实验测得电压表内阻值大于真实值．
（2）电压表与电阻箱串联组成“新电压表”，滑动变阻器采用分压接法，电流表采用外接法，电路图如图所示．
（3）为方便实验操作，滑动变阻器应选R₁．
（4）由灯泡的I-U图象可知，电压0.5V所对应的电流为0.2A，此时灯泡电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{0.5}{0.2}$=2.5Ω；由于灯泡电阻受温度影响，实验选择的测量点分布不均匀是合理的．
故答案为：（1）2980；大于；（2）如图所示；（3）R₁；（4）2.5；合理．

点评 本实验考查了半偏法测电阻、连接实物电路图、实验器材的选择、求电阻等问题；确定滑动变阻器与电流表的接法是正确连接实物电路图的前提与关键．