Question

某实验小组根据教材中的“描绘小灯泡的伏安特性曲线”和“测定电源电动势和内阻”两实验的原理，设计了能同时达成两实验目的的实验方案。小组成员从实验室找到了下列实验器材：

A．待测小灯泡（额定电压1.5V，额定功率约为1.5W）；

B．待测电源E（电动势约为6V，内阻r很小）；

C．直流电流表A（量程为0 ~ 1A，内阻R_A约为0.02Ω）；

D．直流电压表（量程为0 ~ 2V，内阻约为3kΩ）；

E．直流电压表（量程为0 ~ 4.5V，内阻约为30kΩ）；

F．滑动变阻器，最大阻值为15Ω，额定电流2A；

G．滑动变阻器，最大阻值为2Ω，额定电流1A；

H．定值电阻，阻值为5Ω；

I．定值电阻，阻值为50Ω；

J．单刀单掷开关S，导线若干。

（1）该实验小组同学设计了图甲所示的实验电路，请根据实验目的将虚线框内的电路连接完整____，实验开始前应将滑动变阻器的滑片置于______端（填“a”或“b”）。

（2）为方便控制电路并达到测量目的，滑动变阻器应选择_______；为保护电路，并使测量电表最大读数均能达到半偏以上，保护电阻应选用定值电阻中的______（均填写器材前的字母序号）。

（3）改变滑动变阻器滑片位置得到多组电流和对应电压的数值，并将其描绘成图乙所示的U - I图线，根据图线中的数据可知电源电动势E为_______V，内阻r为_______Ω，小灯泡的额定功率为_______W。（结果均保留2位有效数字）

Answer

a F H 6.0 ~ 6.2 0.30 ~ 0.50 1.2 ~ 1.4

【解析】（1）因为要同时满足两个实验的测量要求，并且由图乙可知流过灯泡的电流没有从零开始变化，故滑动变阻器应采用限流式接法，补充完整的电路图如下图所示：

为保证电路安全，在实验前滑动变阻器的有效阻值应最大，故在实验开始前应将滑动变阻器的滑片置于a端；（2）因滑动变阻器应采用限流式接法，故要选择电阻最大值大一点的滑动变阻器，故选F；因电源电动势较小，为保证测量电表最大读数均能达到半偏以上，故保护电阻应选阻值小的，故选H；（3）乙图中倾斜的直线为电源的伏安特性曲线，其方程为，取（0.3A，4.5V）和（0.85A，1.5V）两点代入方程得： ， ，联立解得： ， ；乙图中的曲线为灯泡的伏安特性曲线，当其与电源的伏安特性曲线相交时，横坐标表示此时电路中的电流为I=0.85A，纵坐标表示此时灯泡两端的电压为U=1.5V，则此时小灯泡的额定功率为.