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5.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2kΩ)
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(0~9999.9Ω)
G.直流电源E(约6V,内阻不计)
H.开关S,导线若干

(1)将电压表量程扩大为9V,与它串联的电阻箱的阻值应调为4 kΩ.
(2)图甲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(选填“R1”或“R2”).
(3)实验中,变阻器滑动触头P在ab间移动时,发现小灯泡两端的电压只能在3.5V-6.0V间变化,则电路中出现的故障可能是ac间断路.
(4)排除故障后,通过实验描点作出小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示.则常温下灯丝的电阻为4Ω,若灯丝温度每升高1℃,电阻增大约为常温下电阻的万分之八,则将该小灯泡与一电动势为6V,内阻为5Ω的电池组连接时,灯丝的温度约为4.4×103℃.(保留两位有效数字)
(5)若电压表V的实际阻值小于2kΩ,则小灯泡实际的伏安特性曲线应在所画图线的下方(选填“上方“或“下方“).

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)实验中,变阻器滑动触头P在ab间移动时,发现小灯泡两端的电压只能在3.5V-6.0V间变化,即滑动变阻器没有采用分压式接法.
(4)根据图象的斜率求解常温时的电阻,再在对应的图象中做出伏安特性曲线,从而求得工作电阻,再由题意明确灯泡的温度;
(5)根据电路图连接实物电路图,然后根据电路图分析答题.

解答 解:(1)电压表V(0-3V 内阻2kΩ),将电压表量程扩大为9V,根据欧姆定律应有:(R+2)×$\frac{3}{2}$=9=V,代入数据可得:R=4kΩ,即电阻箱的阻值应调为4kΩ.
(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:
(3)实验中,变阻器滑动触头P在ab间移动时,发现小灯泡两端的电压只能在3.5V-6.0V间变化,即滑动变阻器没有采用分压式接法.则电路中出现的故障可能是ac间断路,即滑动变阻器变成了限流式接法.
(4)如图所示,常温时图象的斜率约为:$\frac{1}{0.25}$=4Ω;在伏安特性曲线中做出对应电源的伏安特性曲线,如图所示,则灯泡两端的电压为3V,电流为0.4A,则电阻R=$\frac{3}{0.4}$=7.5Ω;
则增大的电阻为7.5-4=3.5Ω;
灯丝温度约为$\frac{3.5}{\frac{8}{10000}}$=4.4×103℃;
(5)若电压表V的实际阻值大于5kΩ,所以导致测量的灯泡的电压值偏大,即相同电流情况下,灯泡实际电压比测量值偏小,则小灯泡实际的伏安特性曲线应在所画图线的上方.
故答案为:(1)4;(2)电路图如图所示,R2;(3)ac间断路;(4)4;4.4×103℃;(5)上方.

点评 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,电流表内外接的区别.

练习册系列答案
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