Question

9．为了描绘小灯泡的伏安特性曲线，实验室可供选择的器材如下：

A．待测小灯泡（6V　500mA）
B．电流表A（0～0.6A　内阻约0.5Ω）
C．电压表V（0～3V　内阻5kΩ）
D．滑动变阻器R₁（0～1kΩ　100mA）
E．滑动变阻器R₂（0～5Ω　1.5A）
F．电阻箱R₃（0～9 999.9Ω）
G．直流电源E（约6V，内阻不计）
H．开关S，导线若干
（1）因电压表量程不够，为将其量程扩大为6V，现需要用一电阻箱与之串联进行改装，则电阻箱的阻值应调为5000Ω．
（2）图1中画出了实验的部分电路，请你补全电路图；滑动变阻器应选用R₂（填“R₁”或“R₂”）．
（3）开关闭合前，滑动变阻器的滑片应置于a（填“a”或“b”）端．
（4）测量出多组数据，以灯泡两端的电压U为横轴，电流表的示数I为纵轴，描点作出小灯泡的伏安特性曲线如图2所示．由此可以看出，小灯泡的电阻随温度的升高而增大．若电压表V的实际阻值小于5kΩ，则小灯泡实际的伏安特性曲线应在所画图线的下方（填“上方”或“下方”）．

Answer 1

分析 （1）根据欧姆定律求解与电压表串联的电阻箱的阻值．
（2）为使测量尽量准确，要求进行多次测量，滑动变阻器采用分压接法，为方便实验操作，应选择最大阻值较小的滑动变阻器；
（3）明确实验要求，滑片开始时应置于测量电路电压为零处；
（4）根据图象的性质可分析灯泡电阻的变化，再根据电路结构分析测量值与真实值间的关系，从而明确测量图象与真实图象间的关系．

解答 解：（1）电压表V（0-3V 内阻5kΩ），将电压表量程扩大为6V，根据欧姆定律应有：（R+5）×$\frac{3}{5}$=6，代入数据可得：R=5kΩ，即电阻箱的阻值应调为5000Ω．
（2）为使测量尽量准确，要求进行多次测量，滑动变阻器采用分压接法，选择小电阻，即选R₂，由于灯泡电阻远小于电压表内阻，所以采用电流表外接法，电路图如图所示；为了便于调节控制，滑动变阻器应选择总阻值较小的R₂；
（3）实验开始时测量部分电压应从零开始调节，因此滑片开始时的位置应置于a端；
（4）由图可知，灯泡电阻随着电压的增大而增大，则说明电阻随温度的增大而增大；
若电压表V的实际阻值小于5kΩ，所以导致测量的灯泡的电压值偏小，即相同电流情况下，灯泡实际电压比测量值偏大，则小灯泡实际的伏安特性曲线应在所画图线的下方．
故答案为：（1）5000
（2）R₂
（3）a
（4）增大，下方

点评 本题考查伏安法描绘灯泡的伏安特性曲线的实验，解决本题的关键掌握器材选择的原则，以及知道滑动变阻器分压式接法和限流式接法的区别，明确电流表内外接的区别，并能正确分析灯泡的伏安特性曲线．