【例1】 (2020·新课标Ⅱ卷)某同学要研究一小灯泡L(3.6 V,0.30 A)的伏安特性。所用器材有:电流表A1(量程200 mA,内阻Rg1=10.0 Ω)、电流表A2(量程500 mA,内阻Rg2=1.0 Ω)、定值电阻R0(阻值R0=10.0 Ω)、滑动变阻器R1(最大阻值10 Ω)、电源E(电动势4.5 V,内阻很小)、开关S和若干导线。该同学设计的电路如图(a)所示。
(1)根据图(a),在图(b)的实物图中画出连线。
图(a) 图(b)
(2)若I1、I2分别为流过电流表A1和A2的电流,利用I1、I2、Rg1和R0写出:小灯泡两端的电压U=________,流过小灯泡的电流I=________。为保证小灯泡的安全,I1不能超过________mA。
(3)实验时,调节滑动变阻器,使开关闭合后两电流表的示数为零。逐次改变滑动变阻器滑片位置并读取相应的I1和I2。所得实验数据在下表中给出。
I1/mA
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32
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55
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85
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125
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144
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173
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I2/mA
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171
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229
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299
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379
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424
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470
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根据实验数据可算得,当I1=173 mA时,灯丝电阻R=________Ω(保留1位小数)。
(4)如果用另一个电阻替代定值电阻R0,其他不变,为了能够测量完整的伏安特性曲线,所用电阻的阻值不能小于________Ω(保留1位小数)。
[解析] (2)根据串并联知识可得小灯泡两端的电压U=I1(Rg1+R0),流过小灯泡的电流I=I2-I1,小灯泡的额定电压为U额=3.6 V,由U额=I1(Rg1+R0)可得I1=180 mA,即为了保证小灯泡的安全,I1不能超过180 mA。(3)灯丝的电阻R==,当I1=173 mA时,I2=470 mA,解得R=11.6 Ω。(4)小灯泡的额定电压为U额=3.6 V,由Ig1(Rg1+R)≥U额可得R≥8.0 Ω。
[答案] (1)如图所示
(2)I1(Rg1+R0) I2-I1 180
(3)11.6 (4)8.0