Question

14．在某次描繪小燈泡伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)中，所選器材有：
A：小燈泡“2.5V，0.2A”
B：電流表0-0.6A-3A（內(nèi)阻約1Ω）
C：電壓表0-3V-15V （內(nèi)阻很大）
D：滑線變阻器“2A，10Ω”
E：電源（兩節(jié)干電池）
F：開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干

①在實(shí)驗(yàn)時(shí)小明同學(xué)采用了如圖1所示的實(shí)物電路，則具體實(shí)驗(yàn)操作前該電路需改進(jìn)的地方有電流表應(yīng)外接；電流表量程太大；滑線變阻器滑片應(yīng)置于左側(cè)．
②改進(jìn)之處后，小明同學(xué)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，但發(fā)現(xiàn)，無論怎樣調(diào)節(jié)滑線變阻器，都不能使小燈泡兩端電壓達(dá)到2.5V額定電壓，而是只能勉強(qiáng)達(dá)到1.80V，于是他猜想是否干電池太舊，總電動(dòng)勢(shì)只能達(dá)到1.8V，為了驗(yàn)證自己的猜想，他用以上器材進(jìn)行了測該電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)，電路圖如圖2，得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)已經(jīng)標(biāo)注在U-I圖象上：
Ⅰ．根據(jù)圖3上的數(shù)據(jù)點(diǎn)做出U-I圖線，并分析圖線得E=2.61V，電源內(nèi)阻為r=2.60Ω．
Ⅱ．描繪小燈泡伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)中電壓只能達(dá)到1.8V的原因是否如小杰所猜測？試分析說明只能達(dá)到1.80V的原因：在小燈泡伏安特性實(shí)驗(yàn)中，由于滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，使得外電阻與內(nèi)電阻阻值接近，因而外電壓不可能接近電源的電動(dòng)勢(shì)．

Answer 1

分析 ①根據(jù)燈泡內(nèi)阻與電表內(nèi)阻的關(guān)系確定電流表的接法；實(shí)驗(yàn)時(shí)電表要選擇合適的量程；滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，閉合開關(guān)前，分壓電路分得的電壓應(yīng)為零．
②應(yīng)用描點(diǎn)法作圖作出電眼的U-I圖象；電源的U-I圖象與縱軸交點(diǎn)的坐標(biāo)值是電源的電動(dòng)勢(shì)，圖象斜率的絕對(duì)值是電源的內(nèi)阻；根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路，應(yīng)用歐姆定律分析答題．

解答 解：①小燈泡內(nèi)阻很小，約為幾歐姆到十幾歐姆，而電壓表內(nèi)阻很大，約為幾千歐姆定律到幾萬歐姆，燈泡電阻遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)時(shí)電流表應(yīng)采用外接法而不是采用內(nèi)接法；電源電動(dòng)勢(shì)約為3V，燈泡電阻約為幾歐姆左右，電路最大電流不會(huì)超過0.6A，電流表應(yīng)選0.6A量程而不是選擇3A量程；由圖甲所示可知，滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，閉合開關(guān)前，為保護(hù)電路，滑片應(yīng)置于左端，不能放在右端．
②Ⅰ、根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，然后作出圖象，電源的U-I圖象如圖所示；由圖象可知，圖象與縱軸的交點(diǎn)坐標(biāo)值為你2.61，則電源電動(dòng)勢(shì)E=2.61V，電源內(nèi)阻r=$\frac{△U}{△I}$=$\frac{2.61-1.30}{0.5}$≈2.60Ω；
Ⅱ、電源電動(dòng)勢(shì)為2.61V，電壓表示數(shù)達(dá)不到2.5V，不是電源電動(dòng)勢(shì)太小造成的；
燈泡兩端電壓為1.8V時(shí)，燈泡電阻R=$\frac{1.8V}{0.19A}$≈9.5Ω，
分壓支路小燈泡與電流表總內(nèi)阻約為10歐姆，滑動(dòng)變阻器最大阻值為10Ω，
則滑動(dòng)變阻器與分壓支路并聯(lián)電阻約為5歐姆，U_分壓=IR_并=$\frac{E}{{R}_{并}+r}$R_并=$\frac{2.61×5}{5+2.6}$≈1.7V，所以電壓表示數(shù)不能達(dá)到1.80V；
故答案為：（1）電流表應(yīng)采用外接法；電流表量程太大；滑片應(yīng)置于左側(cè)；（2）Ⅰ圖象如圖所示；2.61； 2.6；Ⅱ在小燈泡伏安特性實(shí)驗(yàn)中，由于滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，使得外電阻與內(nèi)電阻阻值接近，因而外電壓不可能接近電源的電動(dòng)勢(shì)

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)電路分析、求電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻，應(yīng)用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是常用的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法，要掌握描點(diǎn)法作圖的方法，要會(huì)根據(jù)電源的U-I圖象求出電源的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻．