Question

19．某校物理课外研究小组的同学拟探究小灯泡L的伏安特性曲线，可供选用的器材如下：
小灯泡L，规格“4.0V，0.7A”；电流表A₁，量程3A，内阻约为0.1Ω；电流表A₂，量程0.6A，内阻r₂=0.2Ω；电压表V，量
程3V，内阻r_V=9kΩ；标准电阻R₁，阻值1Ω；标准电阻R₂，阻值3kΩ；滑动变阻器R₃，阻值范围0～10Ω；滑动变阻器R₄，阻
值范围0～1kΩ；学生电源E，电动势6V，内阻不计；开关S及导线若干．
①甲同学设计了如图1所示的电路来进行测量，当L两端的电压为2.30V时，电流表的示数如图2所示，此时L的电阻为5.0Ω．

②乙同学又设计了如图3所示的电路来进行测量，当小灯泡L正常发光时，电压表指针指在表盘3V的位置上．
③研究小组认为要想更准确地描绘出灯泡L电压从0开始变化的伏安特性曲线，需要重新设计电路．电流表应该选择${A}_{2}^{\;}$，滑动变阻器应选择${R}_{3}^{\;}$，在图4所示的虚线框内画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号．

Answer 1

分析 ①根据电流表读出对应的电流，再由欧姆定律可求得电阻；
②根据串并联电路的规律可明确电压表的分压，则可明确指针的位置；
③由于电压表量程小于小灯泡的额定电压，所以应扩大量程，需要将电压表与标准电阻${R}_{2}^{\;}$串联使用，同理电流表也应扩大量程，需要将电流表与标准电阻${R}_{1}^{\;}$并联．

解答 解：①电流表表盘示数为I=0.46A，则电阻为R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.30}{0.46}$Ω=5.0Ω
②由于电压表与标准电阻串联，所以电压表的分压为U=$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{V}^{\;}{+R}_{2}^{\;}}$×4.0V=$\frac{9}{9+3}$×4.0v=3.0V，所以指针应指在表盘3V的位置上．
③由于小灯泡规格为“4.0V，0.7A”，所以电流表${A}_{2}^{\;}$；由于要求电流从零调，所以变阻器应用分压式接法，应选择全电阻最小的${R}_{3}^{\;}$．
由于电压表量程3V小于小灯泡的额定电压4V，所以应将标准电阻${R}_{2}^{\;}$与电压表串联使用；同理由于电流表量程0.6A小于小灯泡额定电流0.7A，所以应将电流表与${R}_{1}^{\;}$并联使用；显然小灯泡的电阻远小于等效电压表内阻，故等效电流表应用外接法，电路图如图所示

故答案为：①5.0，②3，③${A}_{2}^{\;}$，${R}_{3}^{\;}$

点评 根据串联电阻具有分压作用并联电阻具有分流作用可知：当电压表需要扩大量程时，应将电压表与相应的电阻串联；当电流表需要扩大量程时，应将电流表与电阻并联．