Question

在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，小灯泡的规格为“3.8V，0.3A”．除了开关、导线外，还有如下器材：
电压表V，量程0～5V，内阻约5kΩ
电流表A₁，量程0～500mA，内阻约0.5Ω
电流表A₂，量程0～100mA，内阻约4Ω
滑动变阻器R₁，最大阻值10Ω，额定电流2.0A
滑动变阻器R₂，最大阻值100Ω，额定电流1.0A
直流电源E，电动势约为6V，内阻约为0.5Ω
（1）上述器材中，电流表应选

 

，滑动变阻器应选

 

．（填器材符号）
（2）某同学已连接如图甲所示的电路，在闭合开关前，检查发现有一处不当之处，请指出：

 

．
（3）不当之处改正后，在电路中所有元器件都完好，且电压表和电流表已调零．闭合开关后，发现反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度发生变化，但电压表、电流表的示数不能调为零，则断路的导线为

 

（用图中给出的导线符号表示）．
（4）如图乙，如果把该小灯泡直接接在电动势是2V，内阻是8Ω的电源上组成闭合回路，则通过小灯泡的电流为

 

A．

Answer 1

分析：1、根据灯泡的额定电流确定电流表的量程，从减小误差角度和可操作性角度确定滑动变阻器．
2、为防止电路中电流过大烧坏用电器，闭合开关时滑动变阻器处于最大阻值处；
3、根据电压表及电流表的示数可以得出电路中的故障原因；若电压表有示数说明电压表与电源相连，一般在电压表中间的部分存在断路；若电流表有示数而电压表无示数，说明有短路现象；
4、根据闭合电路欧姆定律，在乙图上作出电源U-I图象，此图象与电灯的伏安特性曲线的交点，表示电灯实际工作状态，读出交点的电压和电流．

解答：解：（1）灯泡的额定电流是0.3A，可知选择量程为500mA的电流表，即选择A₁．
从测量的精确度考虑，滑动变阻器选择总电阻为10Ω的误差较小，即选择R₁．
（2）为防止电路中电流过大烧坏用电器，闭合开关时滑动变阻器处于最大阻值处，所以不当之处是滑动变阻器的滑片不应在B处．
（3）调节滑动变阻器能控制电路说明电路是完好的，但电压表及电流表无法调到零说明接成了限流接法，故应该是c导线断路；
（4）设每只电灯加上的实际电压和实际电流分别为U和I． 在这个闭合电路中，有  E=U+Ir
代入数据并整理得，U=2-8I
这是一个直线方程，把该直线在图乙上画出，如图所示．

这两条曲线的交点为I=0.15A，则通过小灯泡的电流为0.15A．
故答案为：（1）A₁，R₁
 （2）滑动变阻器的滑片不应在B处
（3）c            
（4）0.15

点评：解决本题的关键掌握滑动变阻器分压式和限流式的区别，电流表内外接的区别，能根据实验现象判断实验故障，掌握应用数学方法，通过作图求解灯泡实际的电流．