题目内容
【题目】在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,需测量一个标有“”灯泡两端的电压和通过灯泡的电流.现有如下器材:
直流电源(电动势3.0V,内阻不计)
电流表A1(量程3A,内阻约0.1Ω)
电流表A2(量程600mA,内阻约5Ω)
电压表V1(量程3V,内阻约3kΩ)
电压表V2(量程15V,内阻约200kΩ)
滑动变阻器R1(阻值0~10Ω,额定电流1A)
滑动变阻器R2(阻值0~1kΩ,额定电流300mA)
(1)在该实验中,电流表应选择______(填“A1”或“A2”),电压表应选择______(填“V1”或“V2”),滑动变阻器应选择 ________(填“R1”或“R2”).
(2)某同学用导线a、b、c、d、e、f、g和h连接成如图甲所示的电路,请在乙图方框中完成实验的电路图________________.
(3)该同学连接电路后检查所有元器件都完好,电流表和电压表已调零,经检查各部分接触良好.但闭合开关后,反复调节滑动变阻器,小灯泡的亮度发生变化,但电压表和电流表示数不能调为零,则断路的导线为___________.
(4)如图是学习小组在实验中根据测出的数据,在方格纸上作出该小灯泡的伏安特性曲线.若将该灯泡与一个6.0Ω的定值电阻串联,直接接在题中提供的电源两端,请估算该小灯泡的实际功率P=______W(保留两位有效数字).(若需作图,可直接画在图中)
【答案】A2 V1 R1 h 0.37W(0.35W~0.38W)
【解析】
(1)[1]灯泡额定电流
I=P/U=1.5/3A=0.5A,
电流表选A2(量程600mA,内阻约5Ω);
[2]灯泡额定电压为3V,如果选择15V量程则误差太大,故电压表只能选V1(量程3V,内阻约3kΩ);
[3]描述小灯泡的伏安特性曲线,要求电流从零开始变化,需采用分压电路.为保证电路安全,方便实验操作,滑动变阻器应选:R1(阻值010Ω,额定电流1A);
(2)[4]由实物电路图可知,滑动变阻器采用分压接法,电流表采用外接法.根据实物电路图作出电路图,如图所示:
[5]小灯泡的亮度可以发生变化,但电压表、电流表无法调为零,说明分压电路变成限流电路,导线h断路;
(4)[6]电动势为3V的电源与6.0Ω的定值电阻串联组成等效电源,在灯泡伏安特性曲线中作出等效电源的UI图象,如图所示:
两图象的交点坐标值为:
U=1.2V,I=0.3A,
灯泡功率为:
P=UI=1.2V×0.3A≈0.36W.