Question

12．某学习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：
①小灯泡L，规格“4.5V．0.5A”；
②电流表A，量程0.6A，内阻r约为0.2Ω；
③电压表V，量程15V，内阻约为15kΩ；
④滑动变阻器R，阻值范围0～10Ω；
⑤学生电源E，电动势6V，内阻不计；
⑥开关S及导线若干．

（1）甲同学设计了如图（图1）所示的电路进行测量，请按照右边电路图把实物图2中未完成的连线补充完整．
（2）乙同学经分析发现甲同学实验精度不高，又从实验室找来Ig=100μA，Rg=1000Ω的灵敏电流计和电阻箱（0-99999.9Ω），想把灵敏电流计改装成量程为5V的电压表，需要把电阻箱调成49000Ω的阻值，并与灵敏电流计串（填“串”或“并”）联在电路中来替代实验中的电压表．
（3）乙同学用改装的电压表实验得到数据，现要以纵坐标表示通过电流表A的电流I，横坐标表示通过灵敏电流计的电流I_G，画出I-I_G图线，他已经把数据画在坐标纸上，请帮他把图线画出来．
（4）乙同学通过查找资料发现同等型号的小灯泡的灯丝在27℃时电阻是2.1Ω，并且小灯泡灯丝电阻值与灯丝温度的关系为R=k（273+t），k为比例常数．
请估算灵敏电流表的电流I_G=60μA时该灯泡灯丝的温度约为798℃．

Answer 1

分析 （1）电路的连接要根据电路图连接．
（2）利用分压原理，电压表的改装要串联一个大电阻；
（3）利用给出的点得出对应的伏安特性曲线；注意连线时一定要连成光滑曲线．
（4）根据图3中数据得出I_G=60μA对应的电流，由欧姆定律求出电阻，再利用电阻和温度的关系可求出对应的温度．

解答 解：（1）根据原理图得出对应的实物图如图所示；连接如图：


（2）设改装后的电压表为R_总，则有：${R}_{总}=\frac{U}{{I}_{g}}=50000$Ω，故有：R_串=R_总-R_g=49000Ω．
（3）利用描出的各点，连成光滑曲线如图：
（4）由图可知，当电流为60μA时，其电流为0.4A，则电阻为：R=$\frac{60×1{0}^{-6}×50000}{0.4}$=7.5Ω；
由题中知，当电阻为2.1Ω时，温度为27℃，则代入给出的公式可知，k=0.007；
则可知，当电阻为7.5Ω时，温度为：T=$\frac{7.5}{0.007}$-273=798℃
故答案为：（1）如图；（2）49000，串联；（3）如图，（4）798

点评 本题考查描绘小灯泡伏安特性曲线的实验；要注意明确：1．电路的连接要根据电路图连接，2．描点法在连线的过程中，一定要注意使用光滑曲线连接．3．注意明确欧姆定律及图象的准确应用来进行分析求解．