Question

有一個(gè)標(biāo)有“2.5V 0.3A”字樣的小燈泡，現(xiàn)要測(cè)定其在0到2.5V的范圍內(nèi)不同電壓下的電功率，并作出其電功率P與其兩端電壓的平方U²的關(guān)系曲線。有下列器材可供選擇：

A．電壓表V（0～3V，內(nèi)阻R_V＝3kΩ）                       B．電流表G(0～500μA，內(nèi)阻R_G＝600Ω)

C．電阻箱R₁（0～99.99Ω）                                         D．滑動(dòng)變阻器R₃（10Ω，2A）

E．滑動(dòng)變阻器R₄（1kΩ，0.5A）                                 F．電源（直流4V，內(nèi)阻不計(jì)）

（1）為保證實(shí)驗(yàn)安全、準(zhǔn)確、操作方便，應(yīng)選用的器材除小燈泡、電源、電流表、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線外，還需要___________________________________（均用器材對(duì)應(yīng)的字母填寫(xiě)）；

（2）根據(jù)你設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路，完成下圖的連線；

（3）根據(jù)你的設(shè)計(jì)，若從儀表盤(pán)上讀得的數(shù)據(jù)分別為U、I_G，則小燈泡在該條件下的功率表達(dá)式________________________________。（均用字母表示）。表達(dá)式中除U、I_G以外，其他符號(hào)的意義是_____________________________________________。

Answer 1

（1）ACD；

（2）實(shí)物連線圖如圖所示

（3）U(I_G＋－)；其中R_G、R_V分別是電流表G、電壓表V的內(nèi)阻，R₁是把電阻箱作為分流電阻提供的有效電阻。

解析:

（1）由于電流表G量程較小，小于電燈泡的額定電流0.3A，需要對(duì)電流表進(jìn)行擴(kuò)容，故選擇C電阻箱與電流表并聯(lián)擴(kuò)容，要多組數(shù)據(jù)從0～2.5V測(cè)量，故滑動(dòng)變阻器必須分壓式接法接入電路中，為方便調(diào)節(jié)，選用D滑動(dòng)變阻器較方便，電壓表為必選器材。

（2）電路設(shè)計(jì)時(shí)，滑動(dòng)變阻器必須分壓式接法，電流表與電阻箱C并聯(lián)擴(kuò)容，經(jīng)過(guò)計(jì)算，擴(kuò)容后的新電流表內(nèi)阻約為1Ω，由于電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于電燈泡的電阻，而新電流表內(nèi)阻與電燈泡內(nèi)阻相當(dāng)，故電流表擴(kuò)容后的新電流表盡量采用外接法。

（3）若采用新電流表外接法，通過(guò)電燈泡的電壓為U，改裝后電流表測(cè)量值為I_A＝I_G＋，通過(guò)電燈泡的電流為I＝I_A－，故電阻消耗的電功率P＝UI＝U (I_A－)＝U(I_G＋－)。