题目内容
9.某学习小组的同学拟探究小灯泡L的伏安特性曲线,并想准确测其在额定电流下的功率,可供选用的器材如下:小灯泡L,规格“额定电流为1.0A,额定功率约为6.0W”;
电流表A1,量程3A,内阻约为0.1Ω; 电流表A2,量程0.5A,内阻r2=4Ω;
电压表V,量程3V,内阻rV=1.0kΩ;标准电阻R1,阻值4Ω;标准电阻R2,阻值2.0kΩ;
滑动变阻器R,阻值范围O~10Ω,;学生电源E,电动势8V,内阻不计;开关S及导线若干.
①甲同学设计了如图1所示的电路来进行测量(电流表使用A2),当通过L的电流为0.460A时,电压表的示数如图2所示,则电压表的读数为2.30 V,此时L的电阻为5.00Ω(计算结果保留两位小数).
②乙同学又设计了如图3所示的电路来进行测量,电压表指针指在最大刻度时,加在L上的电压值是9V.
③学习小组认为要想更准确地描绘出L完整的伏安特性曲线,并测其在额定电流下的功率,需要重新设计电路.请你在乙同学的基础上利用所供器材,在图4所示的虚线框内补画出实验电路图,并在图上标明所选器材代号.
④改进实验后,若电流表满偏时,电压表的读数为2.50V,则灯泡额定功率为5.5W(保留三位有效数字)
分析 (1)由图示电压表确定其分度值,读出电压表示数,然后由欧姆定律求出灯泡电阻阻值.
(2)由图3所示电路图可知,电压表与电阻R2串联,根据串联电路特点求出电阻R2的电压,然后求出灯泡两端电压.
(3)电流表A1量程太大,读数误差太大,为减小误差,应该选用电流表A2,给电流表A2并联一个分流电阻,据此设计实验电路.
(4)根据改装后的电路结构进行分析,根据串并联电路的规律可明确灯泡两端的电压以及流过灯泡的电流,从而由P=UI求出对应的功率.
解答 解:①电压表量程为3V,则最小分度为0.1V,则电压表的读数为2.30V;
电流表表盘示数为I=0.46A,则电阻为R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.30}{0.46}$Ω=5.00Ω;
②电压表内阻为1kΩ,标准电阻R2阻值为2kΩ,电压表最大示数为3V,由串联电路特点可知,标准电阻R2电压为6V,灯泡两端电压为:3V+6V=9V.
③电流表A1量程太大,读数误差太大,为减小误差,应该选用电流表A2,给电流表A2并联一个分流电阻,实验电路图如图1或图2所示.
④电流表满偏,示数为0.5A,此时灯泡中的电流I=2×0.5=1A;
电压表读数为2.5V,则灯泡两端电压为7.5V,
则灯泡的功率P=UI=7.5×1=7.50W;
故答案为:①2.30;5.00;②9;③如图所示;④7.50
点评 根据串联电阻具有分压作用并联电阻具有分流作用可知:当电压表需要扩大量程时,应将电压表与相应的电阻串联;当电流表需要扩大量程时,应将电流表与电阻并联.
练习册系列答案
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