题目内容
【题目】某同学研究小灯泡的伏安特性,所使用的器材有:小灯泡L(额定电压3.8V,额定电流0.32A);电压表V(量程5V,内阻3k);电流表A(量程0.3A,内阻0.5);固定电阻R0(阻值1.0);滑动变阻器R(阻值0~9.0);电源E(电动势5V,内阻不计);开关S;导线若干。
(1)实验要求能够实现在0~0.32A的范围内对小灯泡进行测量,利用上述器材,设计电路,在方框中画出实验电路原理图。
(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)所示。
由实验曲线可知,随着电流的增加小灯泡的电阻_________(填“增大”、“不变”或“减小”);设A为实验曲线上的某点,过A点的切线斜率为k1,坐标原点与A点连线的斜率为k2,则对应A点时小灯泡的电阻为____________。
(3)用另一电源E0(电动势3V,内阻1.0 )和题给器材连接成图(b)所示的电路,调节滑动变阻器R的阻值,可以改变小灯泡的实际功率。闭合开关S,在R的变化范围内,小灯泡的最小功率为____________W。(结果保留2位有效数字)
【答案】 增大 0.20-0.23
【解析】(1)因本实验需要电流从零开始调节,因此应采用滑动变阻器分压接法;由于电流表量程较小,为了扩大电压表量程,将R0和电流表并联,因并联后的电流表内阻和灯泡内阻接近,故电流表采用外接法,故原理图如图所示:
(2)图象中图象的斜率表示电阻的倒数,由图可知,图象的斜率随电压的增大而减小,故说明电阻随电流的增大而增大,则A点的电阻为: ;
(3)当滑动变阻器阻值全部接入时,灯泡的功率最小,将R等效为电源内阻,则电源电动势为,等效内阻为;则有: ;作出电源的伏安特性曲线如图中实线所示;
由图可知,灯泡电压为,电流
则最小功率。
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