Question

6．某同學利用學過物理知識測量電阻R_x的阻值及探究額定功率為4W、額定電壓為4V的小燈泡消耗的功率與電壓的關系，進行如下操作：

（1）用多用電表測該電阻的阻值，選用“×10”倍率的電阻檔測量，發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度太大，因此需選擇×1倍率的電阻檔（選填“×1”“×100”），歐姆調(diào)零后再進行測量，示數(shù)如圖1所示，測量值為13Ω．
（2）為了探究額定功率為4W、額定電壓為4V的小燈泡消耗的功率與電壓的關系，該同學準備了如下的實驗器材：
A．電壓表V₁（0～2V，內(nèi)阻2kΩ）；      B．電壓表V₂（0～15V，內(nèi)阻15kΩ）
C．電流表A（0～1A，內(nèi)阻約1Ω）；      D．定值電阻R₁=2kΩ
E．定值電阻R₂=16kΩ；                F．滑動變阻器R（15Ω，2A）
G．學生電源（直流6V，內(nèi)阻不計）；     H．開關、導線若干
①為了減小實驗誤差，電壓表應選用A，定值電阻應選用D（均用序號字母填寫）；
②在探究功率與電壓的關系時，要求電壓從零開始調(diào)節(jié)，并且多次測量，畫出滿足要求的電路圖；
③根據(jù)設計的電路圖，寫出電壓表讀數(shù)U_V與小燈泡兩端電壓U的關系U=2U_V．若小燈泡的電功率為P，則關系圖線可能正確的是C．

Answer 1

分析 本題（1）的關鍵是明確指針偏角過大說明待測電阻阻值較小，應選倍率小的檔；
題（2）①的關鍵是明確電表的指針偏角應在滿刻度的$\frac{1}{3}$以上才能讀數(shù)，若量程小時應進行擴大量程改裝．題②的關鍵是明確電流從零調(diào)時，變阻器必須采用分壓式接法，當滿足電阻遠小于電壓表內(nèi)阻時，電流表應用外接法；題③的關鍵是寫出小燈泡功率P與電壓U的表達式，然后根據(jù)小燈泡電阻隨溫度的升高而增大即可求解．

解答 解：（1）歐姆表指針偏角過大說明待測電阻過小或所選倍率過大所以，應選擇×1倍率的電阻檔；
歐姆調(diào)零后再進行測量，示數(shù)如圖1所示，測量值為13Ω．
由于小燈泡的額定電壓為4V，若選15V量程，則量程太大，所以應選A，但需要進行改裝為U=4V量程的電壓表；
根據(jù)歐姆定律和串并聯(lián)規(guī)律應有：U=U_V1+$\frac{{U}_{V1}}{{I}_{V1}}$R，
解得：R=2kΩ，所以定值電阻應選D；
②：實驗要求電壓從零調(diào)，說明變阻器應采用分壓式接法；
電阻遠小于電壓表內(nèi)阻，所以電流表應用外接法，電路圖如圖所示：

③根據(jù)串聯(lián)電路特點知，燈泡電壓與電壓表示數(shù)間的關系為U=U_V+U₁=2U_V；
根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，燈泡燈絲電阻隨溫度的升高而增大，故在P-U²圖象中，斜率逐漸變小，所以可知，只有選項C可能是正確的；
故選：C．
故答案為：（1）×1，13；（2）①A，D；②如圖；③U=2U_V，C

點評 應明確：①歐姆表指針偏角過大時，應選倍率小的檔；②當要求電流從零調(diào)時，變阻器應采用分壓式接法；③當滿足電阻遠小于電壓表內(nèi)阻時，電流表應用外接法，滿足電阻遠大于電流表內(nèi)阻時，電流表應用內(nèi)接法；④遇到圖象問題，首先根據(jù)物理規(guī)律寫出縱軸與橫軸物理量的表達式，然后討論即可．