题目内容
【题目】某同学研究小灯泡的伏安特性,实验室提供的器材有:小灯泡L(额定电压3.8 V,额定功率1.2W);电压表(量程3 V,内阻3 kΩ);电流表(量程0.5 A,内阻约0.5 Ω);阻值不同的固定电阻若干;滑动变阻器R(阻值0~9.0 Ω);电源E(电动势5 V,内阻不计);开关S;导线若干。
(1)为了较好地完成本实验,该同学需将现有电压表的量程扩大到4V,则电压表需串联一只R0 =__________ Ω的固定电阻。
(2)该同学想描绘出小灯泡完整的伏安特性曲线,请在虚线方框中画出实验电路原理图_____________。
(3)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”),灯丝的电阻率__________(填“增大”“不变”或“减小”)。
(4)将两个这样的小灯泡并联后再与5Ω的定值电阻R串联,接在如图(b)所示电压恒定为4V的电路上,则每只小灯泡的实际功率为___________W。(结果保留2位有效数字)
【答案】 1000 增大 增大 0.39W (0.38W ~ 0.41W)
【解析】(1)改装成电压表要要串联电阻,串联的阻值为:。
(2)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;因电流表内阻已知,故可以采用外接法;另外为了扩大电压表量程,应用R0和电压表串联,故原理图如图所示:
(3)I-U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;其原因是灯丝的电阻率随着电流的增大而增大。
(4)将两个这样的小灯泡并联后再与5Ω的定值电阻R串联,由图象可知灯泡两端电压为1.8V,通过灯泡的电流为0.22A,每个灯泡消耗的实际功率为:P=UI=1.8×0.22=0.39W。