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第43讲　电学实验(一)
实验7：测绘小灯泡的伏安特性曲线
一、实验原理
用电流表测出流过小灯泡的电流，用电压表测出小灯泡两端的电压，测出多组(U，I)值，在I－U坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连起来.
二、实验电路图及器材
如图所示.
小灯泡(3.8 V,0.3 A)或(2.5 V,0.6 A)一个、电压表(0～3 V～15 V)与电流表(0～0.6 A～3 A)各一个、滑动变阻器(最大阻值20 Ω)一个、学生低压直流电源(或电池组)、开关一个、导线若干、坐标纸、铅笔.
三、实验步骤
1.确定电表量程，按照实验电路图连接电路.
2.将滑动变阻器滑片滑到a端，闭合开关，使电压从0开始变化.
3.移动滑片，测出多组不同的电压与电流值.
4.在坐标纸上以I为纵轴，以U为横轴，建立坐标系.在坐标纸上描出各组数据所对应的点，将各点用平滑的曲线连接起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线.
5.拆除电路，整理器材.
四、实验器材选取
1.原则：(1)安全；(2)精确；(3)操作方便.
2.具体要求
(1)电源允许的最大电流不小于电路中的实际最大电流.干电池中电流一般不允许超过0.6 A.
(2)用电器的额定电流不能小于通过该用电器的实际最大电流.
(3)电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值.
(4)电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的以上.
(5)从便于操作的角度来考虑，限流式接法要选用与待测电阻阻值相近的滑动变阻器，分压式接法要选用较小阻值的滑动变阻器.
五、电流表内接法与外接法的比较
电流表内接法 电流表外接法
电路图
误差 原因 电流表分压 U测＝Ux＋UA 电压表分流 I测＝Ix＋IV
电阻 测量值 R测＝＝Rx＋RA>Rx 测量值大于真实值 R测＝＝适用 条件 RA Rx RV Rx
六、电流表内接法与外接法的选择
1.阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采用电流表内接法.
2.临界值计算法
Rx<时，用电流表外接法；
Rx>时，用电流表内接法.
七、滑动变阻器的限流式接法和分压式接法的比较
限流式接法 分压式接法
两种接法的电路图
负载R上电压的调节范围 (电源内阻不计) ≤U≤E 0≤U≤E
负载R上电流的调节范围 (电源内阻不计) ≤I≤ 0≤I≤
八、滑动变阻器两种接法的适用条件
1.限流式接法适合测量阻值较小的电阻(跟滑动变阻器的最大电阻相比相差不多或比滑动变阻器的最大电阻还小).
2.分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的最大电阻要大).
九、常用电表的读数
对于电压表和电流表的读数问题，首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许的最大电压或电流，然后根据表盘总的刻度数确定精确度，按照指针的实际位置进行读数即可.
(1)0～3 V的电压表和0～3 A的电流表的读数方法相同，此量程下的精确度分别是0.1 V和0.1 A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位.
(2)对于0～15 V量程的电压表，精确度是0.5 V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1 V.
(3)对于0～0.6 A量程的电流表，精确度是0.02 A，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读”，即读到最小刻度的一半0.01 A.
十、注意事项
1.实验前检查电表指针是否指零，不指零时，要先调零.
2.电流表外接，滑动变阻器采用分压式接法.
3.在小灯泡电压接近额定值时，要缓慢增加电压.
4.作I－U图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象尽量分布在较大的坐标平面内，不要画成折线.
从玩具车上拆下一个小电动机M，用一节5号干电池为它直接供电，发现电动机并不转动。将两节5号电池串联起来为该电动机直接供电，这时电动机转动起来了，但是转速较低。为较完整地描绘该电机通电后电流与电压的关系，某同学设计了图甲的电路进行实验，图中各器材的规格如下：
A．电压表V（量程0~1V，内阻1.0kΩ）；
B．电流表A（量程为0~1A，内阻约0.2Ω）；
C．滑动变阻器R（最大阻值20Ω，额定电流2.0A）；
D．电阻箱R （最大阻值9999.9Ω）
(1)为完成实验，电阻箱的阻值应调为 （填“2000.0Ω”或“4000.0Ω”）。
(2)正确选择的值后，调节R的滑片使电动机两端的电压逐渐变大，记录电压表V的示数U与电流表A的示数I并描在了图乙中，请在图乙中作出该电动机的I-U图线。
(3)由图乙可知该电动机线圈的电阻为 Ω。（保留两位有效数字）
(4)若两节5号电池串联的电动势为3.0V，内阻为0.5Ω，用它为该电机直接供电时，电动机输出的机械功率为 W。（保留两位有效数字）
家用白炽灯和小灯泡一样，用钨丝制成。某同学用如图所示电路测定白炽灯的I-U图像，其操作过程如下：
①断开电键，调节滑动变阻器至某一位置；
②闭合电键，迅速记录电压传感器和电流传感器数据U和I，随即断开电键；
③待灯泡冷却后，改变滑动变阻器阻值，重复上述操作，测量多组数据；
④由实验数据，画出I-U图像。
根据以上操作过程可得，该同学得到的白炽灯的I-U图像应该是（　　）
A． B． C． D．
实验8：探究导体电阻与其影响因素(包括材料)的关系
一、实验原理
根据电阻定律公式知道只要测出金属丝的长度和它的直径d，计算出横截面积S，并用伏安法测出电阻Rx，即可计算出金属丝的电阻率.
把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻R.
二、实验电路图及实物图
如图所示，
被测金属丝，直流电源(4 V)，电流表(0～0.6 A)，电压表(0～3 V)，滑动变阻器(50 Ω)，开关，导线若干，游标卡尺，毫米刻度尺.
三、实验步骤
1.在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d.
2.接好用伏安法测电阻的实验电路.
3.用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量三次，求出其平均值l.
4.把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置.
5.闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，填入记录表格内.
6.将测得的Rx、l、d值，代入Rx＝ρ和S＝中，计算出金属丝的电阻率.
四、数据处理
1.在求Rx的平均值时可用两种方法
(1)用Rx＝分别算出各次的数值，再取平均值；
(2)用U－I图线的斜率求出.
2.计算电阻率将记录的数据Rx、l、d的值代入电阻率计算式ρ＝Rx＝.
五、注意事项
1.本实验中被测金属丝的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外接法.
2.被测金属丝的有效长度，是指被测金属丝接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两端点间的被测金属丝长度，测量时应将金属丝拉直，反复测量三次，求其平均值.
某同学要测量一段长为L的金属丝的电阻率．
(1)先用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图甲所示，则金属丝直径 mm；
(2)要测量金属丝的电阻，尽可能减小误差，根据实验室提供的器材，设计了如图乙所示的电路．闭合开关前，将滑动变阻器滑片移到最 （填“左”或“右”）端，闭合开关S，分别调节R和，记录每次调节后电阻箱的示数R、电压表的示数和电压表的示数，某次电压表的示数如图丙所示，此读数为 V；
(3)根据测得的多组、、R值，作出图像，若图像为直线且斜率为k，则可求得金属丝的电阻 ；
(4)根据实验可以得到被测金属丝的电阻率 （用k、d、L表示）；
(5)该实验中，金属丝的电阻的测量有系统误差，主要是由电压表 （“”、“”或“和”）分流引起的．
某段导体是由横截面相同、材料不同的两段导体。无缝连接而成，电阻率ρ 已知，L 的电阻率ρ 未知。
(1)先用螺旋测微器测量其直径，如图甲所示，其读数d= mm。
(2)为了测量L 的电阻率ρ ，兴趣小组同学只有一只内阻较大的电压表，于是设计了如图乙所示电路。闭合开关S，滑片P从M端滑到N端，电压表读数U随滑片P的滑动距离x的变化关系如图丙所示，则导体。的电阻率为 （用ρ 表示）；
(3)考虑电压表内阻影响带来的误差属于 （选填“偶然误差”或“系统误差”）。
某同学利用下述器材，要测量阻值大约一段电阻丝的电阻：
A、电源（电动势约）
B、电压表（量程为，内阻约）
C、电压表（量程为，内阻约）
D、定值电阻，阻值为
E、滑动变阻器（最大阻值）
F、开关一个，导线若干。
(1)他设计如图1所示电路图，请根据电路图把图2中的实物图补充完整；
(2)通过调节滑动变阻器，测量得到多组和的示数、，并作出图3所示图像，该图像的斜率为，则待测金属丝电阻 （用、等字母表示），该测量值 （填“大于”“等于”或“小于”）真实值。
某同学要用一气敏电阻制作甲醛气体浓度报警器。首先通过实验获得气敏电阻。随甲醛浓度η变化的关系，为此他设计了如图甲所示电路。实验可供选择的器材如下：
A、电源E（电动势6V，内阻不计）
B、电压表（量程3V，内阻为2kΩ）
C、电压表（量程6V，内阻约为5kΩ）
D、滑动变阻器（最大阻值10Ω，额定电流0.2A）
E、滑动变阻器（最大阻值2kΩ，额定电流0.2A）
F、开关、导线若干
(1)在图甲电路中，滑动变阻器应选择 （选填器材前序号）；
(2)根据实验测得数据，描绘出的图像如图乙所示。当甲醛浓度为安全上限时，电压表、读数分别为2.30V、5.29V，则甲醛安全浓度上限为 ；
(3)该同学利用该气敏电阻设计了如图丙所示的报警电路，用来检测室内甲醛是否超标。电路中蜂鸣器的电阻可视为无穷大，电源电动势（内阻不计），接通电路后当蜂鸣器两端电压达到4.5V时报警，则的阻值为 kΩ（保留2位有效数字）。要使报警器在甲醛浓度更低时报警，则应将 （选填“调大”“调小”或“不变”）。
某小组用图甲所示电路测量毫安表G的内阻Rg。毫安表G量程Ig=3mA，内阻Rg约60Ω~90Ω，可供选择的器材如下：
A．滑动变阻器R1（最大阻值500Ω）；
B．滑动变阻器R2（最大阻值5kΩ）；
C．电阻箱R（0~999.9Ω）；
D．电压表（量程0~300mV）；
E.电源E（电动势约为6V）；
F.开关、导线若干
(1)实验中，滑动变阻器应选用 （选填“R1”或“R2”）；
(2)闭合开关S1，开关S2接a，调节滑动变阻器的滑片，电表示数如图所示，毫安表G内阻的测量值Rg= Ω；（结果保留三位有效数字）
(3)闭合开关S1，断开开关S2，调节滑动变阻器的滑片，使毫安表G的指针满偏；保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关S2接b，调节电阻箱的阻值使毫安表G的指针指在1.50mA处，记下电阻箱的阻值R=76.8Ω，则毫安表G内阻的测量值Rg′= Ω；
(4)该小组认为在（3）中测得毫安表G的内阻较为准确，你 （选填“同意”或“不同意”）该观点，理由是 。
小明将电源、电阻箱、电容器、电流表、数字电压表以及开关组装成图1所示的电路进行实验，观察电容器充电过程。实验仪器如下：电源（电压为4.5V，内阻不计）；电容器（额定电压为16V）；电流表（量程为0~500μA，内阻500Ω）；数字电压表（量程为0~10V）；电阻箱（阻值0~9999Ω）。
(1)电路连接完毕后如图2所示，为保证电表使用安全，在开关闭合前必须要完成的实验步骤是 。
(2)将开关S闭合，观察到某时刻电流表示数如图3所示，其读数为 μA。
(3)记录开关闭合后电流随时间变化的图线如图4所示，小明数出曲线下围成的格子数有225格，则电容C大小为 μF。
(4)由于数字式电压表内阻并不是无穷大，考虑到此因素的影响，（3）问中电容的测量结果与真实值相比是 （选填“偏大”、“偏小”或“相等”），请简要说明理由。
(5)开关闭合过程中，分别记录电流表和数字电压表的读数I和U，利用数据绘制I-U关系如图5所示，由图像可得出电阻箱接入电路的阻值为 Ω。
某实验小组利用压力传感器制作一个简易的台秤来测量物体的质量。小组测得某传感器阻值RF随压力F的变化规律如图（a）所示，并设计了如图（b）所示的电路。制作台秤的关键步骤是在电压表表盘刻度上重新标记以kg为单位的质量刻度，这个步骤称为表盘定标。已知电源电动势E为6V，内阻r为2Ω，电压表V的量程为0~3V，电阻箱R的调节范围为0~999.9Ω，重力加速度大小为g=10m/s2。小组同学提出了两种不同的定标方案，具体操作如下：
(1)方案一：采用实验测量法完成表盘定标
①闭合开关之前，将电阻箱R调到 （填“最小值”或“最大值”）；
②压力传感器上未放置物体，闭合开关S，调节电阻箱R的阻值，使电压表 满偏，指针所在位置标为质量零刻度；
③保持电阻箱阻值不变，改变压力传感器上物体的质量，同时记录下电压表示数U和物体质量m，利用测量数据完成表盘定标。
(2)方案二：采用理论推导法完成表盘定标
若将电压表视为理想电压表，结合图（a）、图（b）信息，计算出电压表满偏时电阻箱R的阻值为 Ω，将电阻箱R阻值调为计算出的阻值，并在电压表满偏位置标为质量零刻度；计算出电压表示数U随物体的质量m变化的函数U= （表达式中除m外，其余物理量均代入数值），并根据函数关系完成表盘定标；新表盘刻度值分布满足 （填“均匀分布”、“左密右疏”或“左疏右密”）；
(3)对标定方案进行评估时，若采用方案二定标的表盘进行读数，则测量值 （选填“>”、“<”或“=”）物体质量的真实值。
小宁同学将新、旧电池混搭使用，发现混搭后电池组的电能似乎消耗得很快，不宜混用。为了弄清新、旧电池不宜混用的原因，小宁利用新、旧电池进行如下实验。实验器材与实验步骤如下：
A．新、旧电池各一个
B．电压表（量程，内阻约为）
C．电流表（量程，内阻约为）
D．电流表（量程，内阻约为）
E．滑动变阻器（阻值范围，额定电流2A）
F．开关与导线若干
(1)小宁设计了图甲所示的电路，在测量新电池时选择量程的电流表进行实验，图乙为某次测量的电流表示数，读数为 A；改变滑动变阻器的阻值测量出多组电流与电压的值，并在丙图中描绘了新电池的图像。
(2)仅将电路中的新电池换成旧电池，重新实验，发现无论怎么改变滑动变阻器的阻值，电流表的指针偏角都很小，无法准确读数，小宁推测可能是电流表量程太大，于是换上量程的电流表，重复（1）操作，顺利完成实验，也在丙图中描绘了旧电池的图像，则旧电池的图线是图丙中的 （选填“A”或“B”），其电动势为 V，内阻为 。（结果均保留三位有效数字）。
(3)若将上述新、旧电池串联后，直接给伏安特性曲线如图丙中C所示小灯泡（额定电压2.8V）供电，试推断该电池组工作效率约为 （结果保留两位有效数字）；由此可推测新旧电池不宜混用的主要原因是 。
某同学用多用电表测量一个标称“6V 3W”的小灯泡的电阻，发现大约在2.0Ω左右。他发现这与通过额定电压和额定功率计算所的到的电阻值不一致。他打算进一步研究这个灯泡的伏安特性，并画出伏安特性曲线。他找到了如下器材：
待测灯泡L：额定电压6V，额定功率3W；
直流稳压电源E：电动势6V，内阻不计；
电流表A1：量程0~0.6A，内阻约1Ω；
电流表A2：量程0~6A，内阻约0.1Ω；
电压表V1：量程0~3V，内阻3kΩ；
电压表V2：量程0~15V，内阻15kΩ；
滑动变阻器R1：阻值0~5Ω，额定电流3A；
滑动变阻器R2：阻值0~5kΩ，额定电流1A；
定值电阻R3：阻值3kΩ；
定值电阻R4：阻值12Ω；
开关、导线、坐标纸。
(1)请在方框中画出完成实验所用的电路图 ，要求灯泡两端的电压要在不超过额定电压的前提下尽量大范围变化。
(2)请选择合适的器材：电流表用 （填A1或A2），滑动变阻器用 （填R1或R2），定值电阻用 （填R3或R4）。
(3)该同学通过实验测得了如下数据，请根据表格中的数据绘制流过灯泡的电流I随灯泡两端电压U变化的图像 。
电流表示数（A） 0.12 0.21 0.29 0.34 0.38 0.42 0.45 0.47 0.49 0.50
电压表示数（V） 0.30 0.60 0.90 1.20 1.50 1.80 2.10 2.40 2.70 3.00
(4)如果将此灯泡和上述器材中的电源E、定值电阻R4串联成如图所示电路，则接通电路达到稳定状态后，灯泡的电阻是 Ω（保留2位有效数字）。
为测量甲醛浓度，某研究小组利用一个对甲醛气体非常敏感的气敏电阻进行测量，该气敏电阻说明书给出的气敏电阻的阻值随甲醛浓度变化的曲线如图a所示。
(1)为检验该气敏电阻的参数是否与图a一致，测量部分甲醛浓度下的阻值，设计图b所示电路。利用如下实验器材测甲醛浓度为时气敏电阻的阻值，供选用的器材如下：
A．蓄电池（电动势，内阻不计） B．电压表（量程，内阻约）
C．毫安表（量程，内阻约） D．滑动变阻器（最大阻值）
E.滑动变阻器（最大阻值）
F.开关、导线若干
①参照图a中的参数，滑动变阻器应选用 （填“”或“”）；
②单刀双掷开关应接在 （填“1”或“2”）；
(2)实验时，将气敏电阻置于密封小盒内，通过注入甲醛改变盒内甲醛浓度，记录不同甲醛浓度下电表示数，计算出气敏电阻对应阻值，若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为和，则此时气敏电阻的阻值为 （保留2位有效数字）
(3)已知国家室内甲醛浓度标准是，探究小组利用该气敏电阻设计了如图c所示的简单测试电路，用来测定室内甲醛是否超标。电源电动势为（内阻不计），电路中、分别为红、绿发光二极管，红色发光二极管的启动（导通）电压为，即发光二极管两端电压时点亮，绿色发光二极管的启动电压为，发光二极管启动时对电路电阻的影响不计。实验要求当室内甲醛浓度正常时绿灯亮，超标时红灯亮，则在电阻和中， 是定值电阻，其阻值为 。
小彩灯的内部结构如图甲所示，表面涂有氧化层（绝缘物质）的细金属丝与灯丝并联，正常情况下，细金属丝与灯丝导电支架不导通。为描绘该小彩灯的伏安特性曲线，某实验小组用图乙的电路进行了实验。
（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片置于图乙中的左端。
（2）闭合开关，反复调节滑动变阻器，小彩灯的亮度能发生变化，但电压表和电流表示数均不能调为零。如果电路中只有一根导线断路，则该导线是 （用图中字母表示）。
（3）故障排除后，测得小彩灯的伏安特性曲线如图丙所示。
（4）根据设计，当某个小彩灯两端的电压达到7.5V时，灯丝熔断，此时细金属丝的氧化层会被击穿，细金属丝与灯丝支架会导通，与之串联的其他小彩灯能继续发光，但是亮度会降低。那么，细金属丝的电阻与原灯丝阻值相比 （填“偏大”“偏小”或“相同”）。
（5）若把5个相同的这款小彩灯串联后与电动势为30V，内阻为1Ω的电源通过阻值为49Ω的定值电阻连成串联电路，则每个小灯泡消耗的电功率为 W（保留两位有效数字）。
某同学研究小灯泡的伏安特性，使用的器材有：小灯泡L（额定电压2.5V，额定电流0.32A）；电压表（量程3V，内阻3kΩ）；电流表（量程0.5A，内阻0.5Ω）；滑动变阻器R（阻值0~9.0Ω）；电源E（电动势5V，内阻不计）；开关S；导线若干。
(1)设计的实验电路原理图如图甲所示，请你在图乙中用笔画线代替导线完成电路连接 。
(2)合上开关前，滑动变阻器滑片的位置应置于原理图中的 （选填“A”或“B”）点。
(3)当滑片移动到某点时，电压表的示数如图丙所示，此时小灯泡两端的电压为 V。
(4)通过实验测得该小灯泡的伏安特性曲线如图丁所示。若把灯泡和电动势为3V、内阻为10Ω的电源组成闭合电路，则小灯泡的实际功率约为 W（结果保留两位有效数字）。
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第43讲　电学实验(一)
实验7：测绘小灯泡的伏安特性曲线
一、实验原理
用电流表测出流过小灯泡的电流，用电压表测出小灯泡两端的电压，测出多组(U，I)值，在I－U坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连起来.
二、实验电路图及器材
如图所示.
小灯泡(3.8 V,0.3 A)或(2.5 V,0.6 A)一个、电压表(0～3 V～15 V)与电流表(0～0.6 A～3 A)各一个、滑动变阻器(最大阻值20 Ω)一个、学生低压直流电源(或电池组)、开关一个、导线若干、坐标纸、铅笔.
三、实验步骤
1.确定电表量程，按照实验电路图连接电路.
2.将滑动变阻器滑片滑到a端，闭合开关，使电压从0开始变化.
3.移动滑片，测出多组不同的电压与电流值.
4.在坐标纸上以I为纵轴，以U为横轴，建立坐标系.在坐标纸上描出各组数据所对应的点，将各点用平滑的曲线连接起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线.
5.拆除电路，整理器材.
四、实验器材选取
1.原则：(1)安全；(2)精确；(3)操作方便.
2.具体要求
(1)电源允许的最大电流不小于电路中的实际最大电流.干电池中电流一般不允许超过0.6 A.
(2)用电器的额定电流不能小于通过该用电器的实际最大电流.
(3)电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值.
(4)电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的以上.
(5)从便于操作的角度来考虑，限流式接法要选用与待测电阻阻值相近的滑动变阻器，分压式接法要选用较小阻值的滑动变阻器.
五、电流表内接法与外接法的比较
电流表内接法 电流表外接法
电路图
误差 原因 电流表分压 U测＝Ux＋UA 电压表分流 I测＝Ix＋IV
电阻 测量值 R测＝＝Rx＋RA>Rx 测量值大于真实值 R测＝＝适用 条件 RA Rx RV Rx
六、电流表内接法与外接法的选择
1.阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采用电流表内接法.
2.临界值计算法
Rx<时，用电流表外接法；
Rx>时，用电流表内接法.
七、滑动变阻器的限流式接法和分压式接法的比较
限流式接法 分压式接法
两种接法的电路图
负载R上电压的调节范围 (电源内阻不计) ≤U≤E 0≤U≤E
负载R上电流的调节范围 (电源内阻不计) ≤I≤ 0≤I≤
八、滑动变阻器两种接法的适用条件
1.限流式接法适合测量阻值较小的电阻(跟滑动变阻器的最大电阻相比相差不多或比滑动变阻器的最大电阻还小).
2.分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的最大电阻要大).
九、常用电表的读数
对于电压表和电流表的读数问题，首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许的最大电压或电流，然后根据表盘总的刻度数确定精确度，按照指针的实际位置进行读数即可.
(1)0～3 V的电压表和0～3 A的电流表的读数方法相同，此量程下的精确度分别是0.1 V和0.1 A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位.
(2)对于0～15 V量程的电压表，精确度是0.5 V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1 V.
(3)对于0～0.6 A量程的电流表，精确度是0.02 A，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读”，即读到最小刻度的一半0.01 A.
十、注意事项
1.实验前检查电表指针是否指零，不指零时，要先调零.
2.电流表外接，滑动变阻器采用分压式接法.
3.在小灯泡电压接近额定值时，要缓慢增加电压.
4.作I－U图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象尽量分布在较大的坐标平面内，不要画成折线.
从玩具车上拆下一个小电动机M，用一节5号干电池为它直接供电，发现电动机并不转动。将两节5号电池串联起来为该电动机直接供电，这时电动机转动起来了，但是转速较低。为较完整地描绘该电机通电后电流与电压的关系，某同学设计了图甲的电路进行实验，图中各器材的规格如下：
A．电压表V（量程0~1V，内阻1.0kΩ）；
B．电流表A（量程为0~1A，内阻约0.2Ω）；
C．滑动变阻器R（最大阻值20Ω，额定电流2.0A）；
D．电阻箱R （最大阻值9999.9Ω）
(1)为完成实验，电阻箱的阻值应调为 （填“2000.0Ω”或“4000.0Ω”）。
(2)正确选择的值后，调节R的滑片使电动机两端的电压逐渐变大，记录电压表V的示数U与电流表A的示数I并描在了图乙中，请在图乙中作出该电动机的I-U图线。
(3)由图乙可知该电动机线圈的电阻为 Ω。（保留两位有效数字）
(4)若两节5号电池串联的电动势为3.0V，内阻为0.5Ω，用它为该电机直接供电时，电动机输出的机械功率为 W。（保留两位有效数字）
【答案】(1)4000.0Ω
(2)
(3)2.5
(4)0.61（0.53~0.65）
【详解】（1）由题意知，将两节5号电池串联起来为该电动机直接供电，电动机转动但转速较低，说明该电动机额定电压大于3V。由电表扩程知识易知，R 的阻值调为2000.0Ω，改装后电压表和电阻箱两端最大电压为3.0V，R 的阻值调为4000.0Ω，改装后电压表和电阻箱两端最大电压为5.0V。因此，探究该额定电压大于3V的电机通电后电流与电压的关系，电压表串联电阻箱后两端最大电压应大于3V，故选4000.0Ω。
（2）作出该电动机的I-U图线如图。
（3）由图乙可知，当电压表的电压小于0.45V时，电动机不转为纯电阻
由欧姆定律得该电动机内线圈的电阻为
（4）若两节5号电池串联的电动势为3.0V，内阻为0.5Ω
由闭合电路欧姆定律得路端电压随电流变化的关系为
对应图乙中电压表示数与电流表示数关系为
作出图线如图所示，两图线交点对应为实际电压和电流
则电动机的功率
电动机发热功率
电动机输出的机械功率为
【点睛】
家用白炽灯和小灯泡一样，用钨丝制成。某同学用如图所示电路测定白炽灯的I-U图像，其操作过程如下：
①断开电键，调节滑动变阻器至某一位置；
②闭合电键，迅速记录电压传感器和电流传感器数据U和I，随即断开电键；
③待灯泡冷却后，改变滑动变阻器阻值，重复上述操作，测量多组数据；
④由实验数据，画出I-U图像。
根据以上操作过程可得，该同学得到的白炽灯的I-U图像应该是（　　）
A． B． C． D．
【答案】A
【详解】每次操作都是等待灯泡冷却后，即灯泡的电阻不变，则I-U图像成线性关系。
故选A。
实验8：探究导体电阻与其影响因素(包括材料)的关系
一、实验原理
根据电阻定律公式知道只要测出金属丝的长度和它的直径d，计算出横截面积S，并用伏安法测出电阻Rx，即可计算出金属丝的电阻率.
把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻R.
二、实验电路图及实物图
如图所示，
被测金属丝，直流电源(4 V)，电流表(0～0.6 A)，电压表(0～3 V)，滑动变阻器(50 Ω)，开关，导线若干，游标卡尺，毫米刻度尺.
三、实验步骤
1.在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d.
2.接好用伏安法测电阻的实验电路.
3.用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量三次，求出其平均值l.
4.把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置.
5.闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，填入记录表格内.
6.将测得的Rx、l、d值，代入Rx＝ρ和S＝中，计算出金属丝的电阻率.
四、数据处理
1.在求Rx的平均值时可用两种方法
(1)用Rx＝分别算出各次的数值，再取平均值；
(2)用U－I图线的斜率求出.
2.计算电阻率将记录的数据Rx、l、d的值代入电阻率计算式ρ＝Rx＝.
五、注意事项
1.本实验中被测金属丝的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外接法.
2.被测金属丝的有效长度，是指被测金属丝接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两端点间的被测金属丝长度，测量时应将金属丝拉直，反复测量三次，求其平均值.
某同学要测量一段长为L的金属丝的电阻率．
(1)先用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图甲所示，则金属丝直径 mm；
(2)要测量金属丝的电阻，尽可能减小误差，根据实验室提供的器材，设计了如图乙所示的电路．闭合开关前，将滑动变阻器滑片移到最 （填“左”或“右”）端，闭合开关S，分别调节R和，记录每次调节后电阻箱的示数R、电压表的示数和电压表的示数，某次电压表的示数如图丙所示，此读数为 V；
(3)根据测得的多组、、R值，作出图像，若图像为直线且斜率为k，则可求得金属丝的电阻 ；
(4)根据实验可以得到被测金属丝的电阻率 （用k、d、L表示）；
(5)该实验中，金属丝的电阻的测量有系统误差，主要是由电压表 （“”、“”或“和”）分流引起的．
【答案】(1)0.620
(2) 左 1.60
(3)k
(4)
(5)
【详解】（1）根据螺旋测微器的读数规则，该读数为；
（2）闭合开关前，将滑动变阻器滑片移到最左端使其电阻最大，电压表的读数为1.60V；
（3）根据串联电路特点和欧姆定律有，解得，据题意有；
（4）根据公式，得，其中，，解得；
（5）由于电压表分流，通过的电流大于引起系统误差．
某段导体是由横截面相同、材料不同的两段导体。无缝连接而成，电阻率ρ 已知，L 的电阻率ρ 未知。
(1)先用螺旋测微器测量其直径，如图甲所示，其读数d= mm。
(2)为了测量L 的电阻率ρ ，兴趣小组同学只有一只内阻较大的电压表，于是设计了如图乙所示电路。闭合开关S，滑片P从M端滑到N端，电压表读数U随滑片P的滑动距离x的变化关系如图丙所示，则导体。的电阻率为 （用ρ 表示）；
(3)考虑电压表内阻影响带来的误差属于 （选填“偶然误差”或“系统误差”）。
【答案】(1)4.077/4.078/4.079
(2)
(3)系统误差
【详解】（1）直径
根据电阻定律,有
（2）根据欧姆定律，有
联立可得
结合题图可知，导体、的电阻率之比 ，故
（3）电压表内阻影响带来的误差属于系统误差。
某同学利用下述器材，要测量阻值大约一段电阻丝的电阻：
A、电源（电动势约）
B、电压表（量程为，内阻约）
C、电压表（量程为，内阻约）
D、定值电阻，阻值为
E、滑动变阻器（最大阻值）
F、开关一个，导线若干。
(1)他设计如图1所示电路图，请根据电路图把图2中的实物图补充完整；
(2)通过调节滑动变阻器，测量得到多组和的示数、，并作出图3所示图像，该图像的斜率为，则待测金属丝电阻 （用、等字母表示），该测量值 （填“大于”“等于”或“小于”）真实值。
【答案】(1)
(2) 大于
【详解】（1）根据电路图连接实物图，如图所示
（2）[1]根据串并联电路的特点有
所以有
可知在图像中斜率
解得
[2]根据电路得到的关系式是不考虑电压表V2分流的情况下等到的结果，即中的电流，所以。
某同学要用一气敏电阻制作甲醛气体浓度报警器。首先通过实验获得气敏电阻。随甲醛浓度η变化的关系，为此他设计了如图甲所示电路。实验可供选择的器材如下：
A、电源E（电动势6V，内阻不计）
B、电压表（量程3V，内阻为2kΩ）
C、电压表（量程6V，内阻约为5kΩ）
D、滑动变阻器（最大阻值10Ω，额定电流0.2A）
E、滑动变阻器（最大阻值2kΩ，额定电流0.2A）
F、开关、导线若干
(1)在图甲电路中，滑动变阻器应选择 （选填器材前序号）；
(2)根据实验测得数据，描绘出的图像如图乙所示。当甲醛浓度为安全上限时，电压表、读数分别为2.30V、5.29V，则甲醛安全浓度上限为 ；
(3)该同学利用该气敏电阻设计了如图丙所示的报警电路，用来检测室内甲醛是否超标。电路中蜂鸣器的电阻可视为无穷大，电源电动势（内阻不计），接通电路后当蜂鸣器两端电压达到4.5V时报警，则的阻值为 kΩ（保留2位有效数字）。要使报警器在甲醛浓度更低时报警，则应将 （选填“调大”“调小”或“不变”）。
【答案】(1)D
(2)
(3) 0.87 调小
【详解】（1）在图甲电路中，采用的是滑动变阻器的分压接法；为了能更好地调节电压，滑动变阻器的总电阻应远小于与它并联部分的电阻，滑动变阻器应选择总电阻较小的。
故选择D。
（2）根据串并联电路的特点可得气敏电阻两端的电压
通过气敏电阻的电流
由欧姆定律可得气敏电阻的阻值
则从图乙中可查得当时，甲醛安全浓度上限为
（3）当蜂鸣器两端电压达到4.5V时报警，即两端的电压为4.5V，则两端的电压为
由电阻之比等于电压之比
可得
从图乙可知甲醛浓度越低，气敏电阻越小；根据串联电路分压规律
要使报警器在甲醛浓度更低时报警（仍为4.5V），则应将调小。
某小组用图甲所示电路测量毫安表G的内阻Rg。毫安表G量程Ig=3mA，内阻Rg约60Ω~90Ω，可供选择的器材如下：
A．滑动变阻器R1（最大阻值500Ω）；
B．滑动变阻器R2（最大阻值5kΩ）；
C．电阻箱R（0~999.9Ω）；
D．电压表（量程0~300mV）；
E.电源E（电动势约为6V）；
F.开关、导线若干
(1)实验中，滑动变阻器应选用 （选填“R1”或“R2”）；
(2)闭合开关S1，开关S2接a，调节滑动变阻器的滑片，电表示数如图所示，毫安表G内阻的测量值Rg= Ω；（结果保留三位有效数字）
(3)闭合开关S1，断开开关S2，调节滑动变阻器的滑片，使毫安表G的指针满偏；保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关S2接b，调节电阻箱的阻值使毫安表G的指针指在1.50mA处，记下电阻箱的阻值R=76.8Ω，则毫安表G内阻的测量值Rg′= Ω；
(4)该小组认为在（3）中测得毫安表G的内阻较为准确，你 （选填“同意”或“不同意”）该观点，理由是 。
【答案】(1)R2
(2)80.0
(3)76.8
(4) 不同意 见解析
【详解】（1）电路最小电阻约为
故滑动变阻器应选择R2；
（2）由图示毫伏表可知，其分度值是10mV，读数是160mV
由图示毫安表可知，其分度值是0.1mA，读数是2.00mA毫安表内阻测量值
（3）保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关S2接b，电路电流不变，当毫安表指针指在1.50mA处时，流过电阻箱的电流为1.50mA，由并联电路特点可知，毫安表内阻等于电阻箱阻值，即毫安表内阻76.8Ω。
（4）[1]不同意。
[2]保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关S2接b，毫安表与电阻箱并联，电路总电阻减小，电路电流变大，干路电流大于3mA，当毫安表指针指在1.50mA处时，流过电阻箱的电流大于1.50mA，电阻箱阻值小于毫安表内阻，实验认为毫安表内阻等于电阻箱阻值，则毫安表内阻测量值小于真实值。
小明将电源、电阻箱、电容器、电流表、数字电压表以及开关组装成图1所示的电路进行实验，观察电容器充电过程。实验仪器如下：电源（电压为4.5V，内阻不计）；电容器（额定电压为16V）；电流表（量程为0~500μA，内阻500Ω）；数字电压表（量程为0~10V）；电阻箱（阻值0~9999Ω）。
(1)电路连接完毕后如图2所示，为保证电表使用安全，在开关闭合前必须要完成的实验步骤是 。
(2)将开关S闭合，观察到某时刻电流表示数如图3所示，其读数为 μA。
(3)记录开关闭合后电流随时间变化的图线如图4所示，小明数出曲线下围成的格子数有225格，则电容C大小为 μF。
(4)由于数字式电压表内阻并不是无穷大，考虑到此因素的影响，（3）问中电容的测量结果与真实值相比是 （选填“偏大”、“偏小”或“相等”），请简要说明理由。
(5)开关闭合过程中，分别记录电流表和数字电压表的读数I和U，利用数据绘制I-U关系如图5所示，由图像可得出电阻箱接入电路的阻值为 Ω。
【答案】(1)将电阻箱阻值调至较大值（或最大值）
(2)175
(3)2500
(4)偏大，由于电压表的分流，实际充电电流小于电流表上记录的数值，因此电量计算偏大，电容测量结果偏大。
(5)9645（9200~9800均可）
【详解】（1）电路连接好后，为保护电路，在开关闭合前，应将将电阻箱阻值调至较大值（或最大值）；
（2）根据量程及刻度，可以读出电流表的分度值为10μA，根据估读原则，电流需估读到个位，电流表指针指在170μA到180μA之间，故电流表读数为175μA。
（3）根据I-t图像的物理意义可以知道图像的面积为电容器两端的电荷量，图中每一格代表的电荷量
故当充满电后电容器的电荷量为
故电容器的电容为
（4）由于电压表的分流，实际充电电流小于电流表上记录的数值，因此电量计算偏大，电容测量结果偏大
（5）根据闭合回路的欧姆定律可以得出
可得
故图像斜率
解得
某实验小组利用压力传感器制作一个简易的台秤来测量物体的质量。小组测得某传感器阻值RF随压力F的变化规律如图（a）所示，并设计了如图（b）所示的电路。制作台秤的关键步骤是在电压表表盘刻度上重新标记以kg为单位的质量刻度，这个步骤称为表盘定标。已知电源电动势E为6V，内阻r为2Ω，电压表V的量程为0~3V，电阻箱R的调节范围为0~999.9Ω，重力加速度大小为g=10m/s2。小组同学提出了两种不同的定标方案，具体操作如下：
(1)方案一：采用实验测量法完成表盘定标
①闭合开关之前，将电阻箱R调到 （填“最小值”或“最大值”）；
②压力传感器上未放置物体，闭合开关S，调节电阻箱R的阻值，使电压表 满偏，指针所在位置标为质量零刻度；
③保持电阻箱阻值不变，改变压力传感器上物体的质量，同时记录下电压表示数U和物体质量m，利用测量数据完成表盘定标。
(2)方案二：采用理论推导法完成表盘定标
若将电压表视为理想电压表，结合图（a）、图（b）信息，计算出电压表满偏时电阻箱R的阻值为 Ω，将电阻箱R阻值调为计算出的阻值，并在电压表满偏位置标为质量零刻度；计算出电压表示数U随物体的质量m变化的函数U= （表达式中除m外，其余物理量均代入数值），并根据函数关系完成表盘定标；新表盘刻度值分布满足 （填“均匀分布”、“左密右疏”或“左疏右密”）；
(3)对标定方案进行评估时，若采用方案二定标的表盘进行读数，则测量值 （选填“>”、“<”或“=”）物体质量的真实值。
【答案】(1)最大值
(2) 48.0 左疏右密
(3)>
【详解】（1）在闭合开关之前，为了保护电路，应将电阻箱R调到最大值，这样可以使电路中的电流最小，防止过大电流损坏元件。
（2）[1][2][3]根据闭合电路欧姆定律可得
当电压表满偏U=3V，由图（a）可知当压力F=0时，，E=6V，r=2，代入可得R=48.0；
由图（a）可得与F的关系为=50-F
因为F=mg
所以有=50-mg
再根据闭合电路欧姆定律可得
联立代入数据可得
由此可知U与m不是线性关系，U随m的变化越来越慢，所以新表盘刻度值分布满足左疏右密；
（3）方案二是在理想电压表的基础上推导的，而实际电压表有内阻，会分流，使得测量的电压值比实际值偏小，根据U与m的关系
可知，测量值大于物体质量的真实值。
小宁同学将新、旧电池混搭使用，发现混搭后电池组的电能似乎消耗得很快，不宜混用。为了弄清新、旧电池不宜混用的原因，小宁利用新、旧电池进行如下实验。实验器材与实验步骤如下：
A．新、旧电池各一个
B．电压表（量程，内阻约为）
C．电流表（量程，内阻约为）
D．电流表（量程，内阻约为）
E．滑动变阻器（阻值范围，额定电流2A）
F．开关与导线若干
(1)小宁设计了图甲所示的电路，在测量新电池时选择量程的电流表进行实验，图乙为某次测量的电流表示数，读数为 A；改变滑动变阻器的阻值测量出多组电流与电压的值，并在丙图中描绘了新电池的图像。
(2)仅将电路中的新电池换成旧电池，重新实验，发现无论怎么改变滑动变阻器的阻值，电流表的指针偏角都很小，无法准确读数，小宁推测可能是电流表量程太大，于是换上量程的电流表，重复（1）操作，顺利完成实验，也在丙图中描绘了旧电池的图像，则旧电池的图线是图丙中的 （选填“A”或“B”），其电动势为 V，内阻为 。（结果均保留三位有效数字）。
(3)若将上述新、旧电池串联后，直接给伏安特性曲线如图丙中C所示小灯泡（额定电压2.8V）供电，试推断该电池组工作效率约为 （结果保留两位有效数字）；由此可推测新旧电池不宜混用的主要原因是 。
【答案】(1)0.16
(2) A
(3) （） 混用后电池组工作效率低或混用后电池组内阻消耗的功率很大或旧电池内阻很大
【详解】（1）电流表最小刻度为0.02A，则此时的读数为0.16A；
（2）[1]根据U=E-Ir，旧电池的电动势偏小，内阻较大，即图像的斜率较大，可知图线是图丙中的A；
[2]由图像可知电动势为E1=1.40V
[3]内阻为
（3）[1]由图可知新电池的电动势E2=1.50V
内阻
新旧电池串联后的等效电动势和内阻分别为，
与灯泡串联时
即
将此函数关系画在灯泡的U-I图中，则
可知交点坐标I=0.16A，U=0.5V
则电源工作效率
[2]此可推测新旧电池不宜混用的主要原因是混用后电池组工作效率低或混用后电池组内阻消耗的功率很大或旧电池内阻很大。
某同学用多用电表测量一个标称“6V 3W”的小灯泡的电阻，发现大约在2.0Ω左右。他发现这与通过额定电压和额定功率计算所的到的电阻值不一致。他打算进一步研究这个灯泡的伏安特性，并画出伏安特性曲线。他找到了如下器材：
待测灯泡L：额定电压6V，额定功率3W；
直流稳压电源E：电动势6V，内阻不计；
电流表A1：量程0~0.6A，内阻约1Ω；
电流表A2：量程0~6A，内阻约0.1Ω；
电压表V1：量程0~3V，内阻3kΩ；
电压表V2：量程0~15V，内阻15kΩ；
滑动变阻器R1：阻值0~5Ω，额定电流3A；
滑动变阻器R2：阻值0~5kΩ，额定电流1A；
定值电阻R3：阻值3kΩ；
定值电阻R4：阻值12Ω；
开关、导线、坐标纸。
(1)请在方框中画出完成实验所用的电路图 ，要求灯泡两端的电压要在不超过额定电压的前提下尽量大范围变化。
(2)请选择合适的器材：电流表用 （填A1或A2），滑动变阻器用 （填R1或R2），定值电阻用 （填R3或R4）。
(3)该同学通过实验测得了如下数据，请根据表格中的数据绘制流过灯泡的电流I随灯泡两端电压U变化的图像 。
电流表示数（A） 0.12 0.21 0.29 0.34 0.38 0.42 0.45 0.47 0.49 0.50
电压表示数（V） 0.30 0.60 0.90 1.20 1.50 1.80 2.10 2.40 2.70 3.00
(4)如果将此灯泡和上述器材中的电源E、定值电阻R4串联成如图所示电路，则接通电路达到稳定状态后，灯泡的电阻是 Ω（保留2位有效数字）。
【答案】(1)
(2) A1 R1 R3
(3)
(4)6.9（6.0~7.0）
【详解】（1）由于实验要求灯泡两端的电压要在不超过额定电压的前提下尽量大范围变化，所以滑动变阻器应选用分压式接法，所以滑动变阻器应选阻值较小的R1，由于小灯泡的额定电流为
所以电流表应选用0~0.6A量程的A1，同时额定电压为6V，已有电压表0~3V量程太小，0~15V量程太大，需要用较小量程电压表V1与阻值较大的定值电阻R3串联，改装新的电压表，由于改装电压表内阻已知，所以电流表应采用外接法，所以实验电路图如图所示
（2）[1][2][3]由以上分析可知，电流表应选A1，滑动变阻器应选R1，定值电阻应选R3，此时改装电压表的量程为
（3）由于灯泡两端的实际电压为电压表示数的2倍，所以流过灯泡的电流随灯泡两端电压变化的图像如图所示
（4）如果将此灯泡和上述器材中的电源E、定值电阻R4串联，根据闭合电路欧姆定律可得
作出电源的U-I图线，如图所示
由图可知两图线交点为（2.20V，0.32A），所以灯泡的电阻为
为测量甲醛浓度，某研究小组利用一个对甲醛气体非常敏感的气敏电阻进行测量，该气敏电阻说明书给出的气敏电阻的阻值随甲醛浓度变化的曲线如图a所示。
(1)为检验该气敏电阻的参数是否与图a一致，测量部分甲醛浓度下的阻值，设计图b所示电路。利用如下实验器材测甲醛浓度为时气敏电阻的阻值，供选用的器材如下：
A．蓄电池（电动势，内阻不计） B．电压表（量程，内阻约）
C．毫安表（量程，内阻约） D．滑动变阻器（最大阻值）
E.滑动变阻器（最大阻值）
F.开关、导线若干
①参照图a中的参数，滑动变阻器应选用 （填“”或“”）；
②单刀双掷开关应接在 （填“1”或“2”）；
(2)实验时，将气敏电阻置于密封小盒内，通过注入甲醛改变盒内甲醛浓度，记录不同甲醛浓度下电表示数，计算出气敏电阻对应阻值，若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为和，则此时气敏电阻的阻值为 （保留2位有效数字）
(3)已知国家室内甲醛浓度标准是，探究小组利用该气敏电阻设计了如图c所示的简单测试电路，用来测定室内甲醛是否超标。电源电动势为（内阻不计），电路中、分别为红、绿发光二极管，红色发光二极管的启动（导通）电压为，即发光二极管两端电压时点亮，绿色发光二极管的启动电压为，发光二极管启动时对电路电阻的影响不计。实验要求当室内甲醛浓度正常时绿灯亮，超标时红灯亮，则在电阻和中， 是定值电阻，其阻值为 。
【答案】(1) 1
(2)2.5
(3) 3.9
【详解】（1）[1]根据图b可知，滑动变阻器采用了分压接法，为了调节方便，则滑动变阻器应该选择最大阻值较小的；
[2]由图a可知，甲醛浓度为的气敏电阻的阻值，由于，因此电流表应采用内接法，即开关接到1；
（2）根据欧姆定律可得气敏电阻阻值为
（3）、串联，当甲醛浓度升高，气敏电阻的阻值增大时，红色发光二极管两端电压升高，所以为气敏电阻，为定值电阻。根据电阻与电压成正比，有
红色发光二极管处于点亮的临界状态，由图a可知时，气敏电阻的阻值，故可得定值电阻。
小彩灯的内部结构如图甲所示，表面涂有氧化层（绝缘物质）的细金属丝与灯丝并联，正常情况下，细金属丝与灯丝导电支架不导通。为描绘该小彩灯的伏安特性曲线，某实验小组用图乙的电路进行了实验。
（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片置于图乙中的左端。
（2）闭合开关，反复调节滑动变阻器，小彩灯的亮度能发生变化，但电压表和电流表示数均不能调为零。如果电路中只有一根导线断路，则该导线是 （用图中字母表示）。
（3）故障排除后，测得小彩灯的伏安特性曲线如图丙所示。
（4）根据设计，当某个小彩灯两端的电压达到7.5V时，灯丝熔断，此时细金属丝的氧化层会被击穿，细金属丝与灯丝支架会导通，与之串联的其他小彩灯能继续发光，但是亮度会降低。那么，细金属丝的电阻与原灯丝阻值相比 （填“偏大”“偏小”或“相同”）。
（5）若把5个相同的这款小彩灯串联后与电动势为30V，内阻为1Ω的电源通过阻值为49Ω的定值电阻连成串联电路，则每个小灯泡消耗的电功率为 W（保留两位有效数字）。
【答案】 h 偏大 0.80
【详解】（2）[1]闭合开关，反复调节滑动变阻器，小彩灯的亮度能发生变化，但电压表和电流表示数均不能调为零。则可能是将滑动变阻器接成了限流电路，则如果电路中只有一根导线断路，则该导线是h。
（4）[2]因与之串联的其他小彩灯能继续发光，但是亮度降低，可知总电阻增大，细金属丝的电阻大于原灯丝电阻。
（5）[3]闭合电路中，5U= E-I（r+R）
即5U= 30-50I
作出I-U图线，交小灯泡I-U图线于（4.0V，0.20A）点，小灯泡功率P=0.20×4.0W =0.80W
某同学研究小灯泡的伏安特性，使用的器材有：小灯泡L（额定电压2.5V，额定电流0.32A）；电压表（量程3V，内阻3kΩ）；电流表（量程0.5A，内阻0.5Ω）；滑动变阻器R（阻值0~9.0Ω）；电源E（电动势5V，内阻不计）；开关S；导线若干。
(1)设计的实验电路原理图如图甲所示，请你在图乙中用笔画线代替导线完成电路连接 。
(2)合上开关前，滑动变阻器滑片的位置应置于原理图中的 （选填“A”或“B”）点。
(3)当滑片移动到某点时，电压表的示数如图丙所示，此时小灯泡两端的电压为 V。
(4)通过实验测得该小灯泡的伏安特性曲线如图丁所示。若把灯泡和电动势为3V、内阻为10Ω的电源组成闭合电路，则小灯泡的实际功率约为 W（结果保留两位有效数字）。
【答案】(1)
(2)B
(3)2.40
(4)0.21/0.22/0.23
【详解】（1）在图乙中用笔画线代替导线完成电路连接
（2）合上开关前，滑片应放在B点，测量电路两端电压为零，然后从零开始由小到大改变电压，确保电路安全。
（3）电表最小刻度为0.1，读到0.1下一位，示数为2.40V。
（4）作出电源的伏安特性曲线
小灯泡和电源的伏安特性曲线的交点对应的电压
电流
所以此时灯泡的实际功率
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