题目内容

19.在描绘小灯泡的伏安特性曲线实验中,小灯泡标有“2.5V 0.6W”字样,除了导线和开关外,下列器材可供选择:
电压表V1(量程6V,内阻约为6kΩ)
电压表V2(量程3V,内阻约为3kΩ)
电流表A1(量程300mA,内阻约为1Ω)
电流表A2(量程150mA,内阻约为2Ω)
滑动变阻器R1(最大阻值200Ω)
滑动变阻器R2(最大阻值10Ω)
直流电源E0(电动势4.5V,r0=0.8Ω)

(1)实验中电压表应选V2,电流表应选A1,滑动变阻器应选R2.(填写器材代号)
(2)以下四个电路图应选用A进行实验.

(3)利用上述电路分别描绘了三个电学元件的伏安特性曲线,如图甲所示,则三个元件中属于线性元件的是1(填写曲线代号).利用图乙电路给三个元件分别供电,并测出元件1和2供电时的电流和电压值,分别标在图甲中A点和B点.已知R0=8.8Ω,则该电源的电动势E=3.0V,内阻r=1.2Ω.该I/A电源给元件3供电时,元件3消耗的电功率P=0.20W.(以上结果要求保留两位有效数字)

分析 (1)根据灯泡额定电压选择电压表,格局灯泡额定电流选择电流表,为方便实验操作,应选最大阻值较小的滑动变阻器.
(2)测量灯泡的伏安特性曲线,电流、电压需从零开始测起,则滑动变阻器采用分压式接法,根据灯泡的电阻大小确定电流表的内外接.
(3)将电阻R0等效到电源的内部,连接A、B两点并交于横轴和纵轴,该图线为电源外电压与电流的关系图线,通过图线求出电源的电动势和内阻,图线与元件3的I-U图线的交点表示此时的电流和电压,根据元件3工作时的电压和电流,从而求出元件3的电功率.

解答 解:(1)灯泡额定电压是2.5V,则电压表选V2;灯泡的额定电流I=$\frac{0.6}{2.5}$=0.24A=240mA,则电流表应选:A1;为方便实验操作,滑动变阻器应选R2.
(2)描绘灯泡伏安特性曲线,电压与电流应从零开始变化,滑动变阻器采用分压式接法;
灯泡的电阻R=$\frac{2.5}{0.24}$≈10.4Ω,电流表内阻约为1Ω,电压表内阻约为3kΩ,电压表内阻远大于灯泡电阻,电流表应采用外接法,因此应选择图A所示实验电路.
(3)由图甲所示图象可知,图线1是直线,则元件1是线性元件;

将电源与电阻R0等效为电源,连接A、B两点并交于横轴和纵轴,得到电源的I-U图象如图所示,
由图象可知,图象与横轴交点坐标值是3,则电源电动势E=3.0V,
图象斜率的绝对值k=$\frac{3}{0.3}$=10,
电源内阻r=k-R0=10-8.8=1.2Ω.
由图象可知,元件3的电流和电压分别为:0.2A,1.0V,元件3的功率:P=UI=1×0.2=0.20W.
故答案为:(1)V2;A1;R2;(2)A;(3)1;3.0;1.2;0.20.

点评 本题考查了实验器材的选择、实验电路设计、求电源电动势与内阻、求元件功率等问题,当电压与电流从零开始变化时,滑动变阻器应采用分压接法,要掌握电流表内外接法的判断方法.

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