Question

【题目】在描绘标有“4V，2W”的小灯泡L的伏安特性曲线实验中，可供选用的器材如下：

电流表A1：量程3.0A，内阻约为0.1Ω；

电流表A2：量程0.6A，内阻约为0.2Ω；

电压表V：量程1.0V，内阻RV=3.0kΩ；

定值电阻R0：阻值12Ω；

定值电阻R1：阻值2.0kΩ；

定值电阻R2：阻值12.0kΩ

滑动变阻器R：阻值范围0～10Ω，；

学生电源E：电动势6.0V，内阻不计；

开关S及导线若干．

（1）在方框中画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号______________；

（2）小明同学按照（1）中设计的电路进行实验，检查实验电路连接是否正确，然后闭合开关，左右调节滑动变阻器滑片，发电电流表和电压表指针始终不发生偏转，在不断开电路的情况下，为检查电路故障，使用多用电表________________（选填“欧姆×10”、“直流电压10V”或“直流电流2.5mA”）档，将多用电表的红、黑表笔与实验电路中的电流表“﹢”、“﹣”连接柱接触，再次左右调节滑动变阻器滑片，发现多用电表指针明显偏转，说明电路故障是________________________。

（3）该同学排除故障后进行实验，调节滑动变阻器，得到电压表的读数U和电流表读数I，并在坐标纸上画出I-U图线如图所示，现用电源E串联定值电阻R0对该小灯泡供电，则该小灯泡消耗的功率为________W（结果保留两位有效数字）。

Answer 1

【答案】 （1）如图所示 （2）直流电压10V； 电流表断路； （3）0.48W（0.46W~0.50W）

【解析】（1）电流表选择A2；所给的电压表的量程过小，可用其与定值电阻R2=12.0kΩ的电阻串联，相当于一个量程为5V的电压表；小灯泡的内阻 ，电压表（包括R2）的电阻远大于Rx，可采用安培表外接；滑动变阻器用分压式，则电路如图；

（2）为了保护电表，万用表应该选择直流电压10V进行检测；将多用电表的红、黑表笔与实验电路中的电流表“﹢”、“﹣”连接柱接触，再次左右调节滑动变阻器滑片，发现多用电表指针明显偏转，说明电路故障是电流表断路；

（3）因电压表的读数只是灯泡两端电压的，则此I-U图线为灯泡的I-U灯图像；将电源电动势E=6V与定值电阻R0（阻值12Ω）串联对小灯泡供电，则灯泡两端电压：U=E-IR，即U=6-12I，则U灯=1.2-2.4I；将此函数关系画在灯泡的U-I线上如图；

由图可知两图像的交点：I=0.40A；U灯=0.23V，则P=IU灯=0.46W