题目内容
【题目】某同学想要描绘标有“3.8V,0.3A”字样的小灯泡L的伏安特性曲线,要求实验尽量准确。可供选择的器材除小灯泡、开关、导线外,还有:
电压表V,量程0~5V,内阻约5kΩ
电流表A1,量程0~500mA,内阻约0.5Ω
电流表A2,量程0~-100mA,内阻约4Ω
滑动变阻器R1,最大阻值10Ω,额定电流2.0A
滑动变阻器R2,最大阻值100Ω,额定电流1.0A
直流电源E,电动势约6V,内阻可忽略不计
(1)上述器材中,电流表应选___________,滑动变阻器应选___________(填写所选器材的字母符号)。
(2)该同学正确选择仪器后连接了图甲所示的电路,为保证实验顺利进行,并使误差尽量小,实验前请你检查该电路,指出电路在接线上存在的两项问题:
①__________________________________________________________________;
②__________________________________________________________________。
(3)该同学校正电路后,经过正确的实验操作和数据记录,描绘出了小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示,由此推断小灯泡的电阻值随工作电压的增大而___________(选填“不变”、“增大”或“减小”)
(4)该同学完成实验后又进行了以下探究:把两只这样的小灯泡并联,直接接在电动势为4V、内阻为8Ω的电源上组成闭合回路。请你根据上述信息估算此时一只小灯泡的功率约为___________W(结果保留2位有效数字)。
【答案】A1 R1 电流表采用外接的方法 滑动变阻器采用分压的接法 增大 0.19W(0.17-0.21W)
【解析】
(1)灯泡额定电流为0.3A,故电流表应选择A1;由于本实验中描绘小灯泡的伏安特性曲线,要求电压从零开始,必须采用分压接法,因此滑动变阻器应选择总阻值较小的R1;
(2)由于灯泡内阻较小,为了减小实验误差,故只能采用电流表外接法,描绘小灯泡的伏安特性曲线,要求电压从零开始,必须采用分压接法;该电路中电流表采用内接法以及限流接法,故要改为电流表外接法和分压式接法。
(3)IU图象中图象的斜率表示电阻的倒数,则可知,灯泡内阻随电压的增大而增大;
(4)设灯泡电压为U,电流为I,则两灯泡并联接在电源两端,由闭合电路欧姆定律可得:U=E2Ir,代入数据可得:U=4.016I,在原伏安特性曲线图像中做函数U=4.016I的图线,交点代表每个灯泡两端的电压和流过每个灯泡的电流,如图所示:
则由图可知,灯泡的电压为1.00V,电流为0.19A,则灯泡的功率P=UI=1.0×0.19=0.19W。