Question

20．利用以下实验器材测定电流表内阻R_A和描绘小灯泡伏安特性曲线（计算结果保留三位有效数字）
小灯泡L（规格为“2.5 V，l.2 W”）    
电流表A（量程为0〜0.6A，内阻R_A未知）
电压表V（量程为0〜1.5V，内阻1500Ω） 
理想电源E（电动势约为3V，内阻可忽略）
电阻箱R₁（最大阻值99.9Ω）           
电阻箱R₂（最大阻值9999.9Ω）
电键K及导线若干

①该实验中由于电压表的量程小于小灯泡的额定电压，为了保证实验进行，将电压表改装成量程为2.5V的新电压表，必须串联（填“串”或“并”）电阻箱R₁（填R₁或R₂），并将电阻箱的阻值调到1000Ω；
②该实验电路如图（a）所示其中符号表示改装后的电压表，示数为改装表示数，当R=11.0Ω时，电流表示数为0.200A，电压表示数为0.40V；当R=2.2Ω时，电流表示数为0.400A，电压表示数为1.32V；则电源电动势E=3.00v，电流表内阻R_A=2.00Ω；
③多次改变电阻箱的阻值，得到多组小灯泡的电流I与电压U的关系，在坐标纸上作出小灯泡伏安特性曲线如图（b）所示，若将此灯泡和一个6Ω的定值电阻、电源E串联，则灯泡的实际功率为0.384W．

Answer 1

分析 ①根据改装原理可明确应如何将电压表扩大量程；
②分析电路图，根据闭合电路欧姆定律列式，代入数据可求得电源的电动势和电流表内阻；
③作出等效电源的伏安特性曲线，两图的交点为灯泡的工作点，则由P=UI可求得功率．

解答 解：（1）当电压表满偏时，Im=$\frac{1.5}{1500}$=10^-3A； 要想改成2.5V的电压表需要串联电阻R=$\frac{2.5-1.5}{1×1{0}^{-3}}$=1000Ω；故只能选择R₂；
（2）根据改装原理可知，改装后的电压值为电压表量程的$\frac{5}{3}$倍；
根据闭合电路欧姆定律可知：
E=U_V+I_A（R+R_A）
代入数据可知
E=$\frac{5}{3}$×0.4+0.2（11+R_A）
E=$\frac{5}{3}×1.32$+0.40（2.2+R_A）
解得：
E=3.00V，R_A=2.00Ω；
将6Ω的定值电阻看作电源内阻，作出电源的U-I图象，交点为灯泡实际的电流电压值，由图可知，电压为1.2V，电流为0.32A；
根据P=UI可得小灯泡的功率为P=1.2×0.32=0.384W．
故答案为：
①串；R₂；
②3.00；2.00；
③0.384．

点评 本题考查描绘小灯泡的伏安特性曲线以及电动势的测量实验，要注意明确实验原理，知道实验中对图象的分析以及数据处理的方法．