Question

17．某物理学习小组中甲、乙两同学分别做了以下实验．

（Ⅰ）甲同学用下列器材探究一个小灯泡（3V、1.5W）的电阻随其两端电压的变化
关系：
A．待测小灯泡（3V、1.5W）                          B．电源（3V，内阻不计）
C．电流表（0～3A，内阻0.1Ω）                       D．电流表（0～600mA，内阻约0.5Ω）
E．电压表（0～3V，内阻约0.3kΩ）                    F．滑动变阻器（0～10Ω，1A）
G．滑动变阻器（0～1kΩ，300mA）                     H．开关一个、导线若干
①实验中电流表应选用D，滑动变阻器应选用F．（填器材前的字母）
（Ⅱ）乙同学用下列器材测定一电池组的电动势和内电阻：
A．待测电池组（电动势约3V，内阻约1Ω              B．定值电阻（R0=5Ω）
C．电阻箱R（0～99.9Ω）                         D．电压表（0～3V，内阻约5kΩ）
E．开关一个、导线若干
①请在图乙所示虚线框内画出实验原理图．
②该同学正确测量后通过描点得到图丙所示的$\frac{1}{U}$-$\frac{1}{R}$图象，则由此可知电源的电动势为E=3.0V，内电阻为r=1.0Ω．（保留两位有效数字）
（Ⅲ）甲同学将小灯泡与乙同学实验中的电池组、定值电阻组成闭合回路，则小灯泡的实际功率为0.35W（保留两位有效数字）．

Answer 1

分析 I、根据给出的灯泡额定值可知最大电流，则可选择电流表；根据实验电路接法可明确滑动变阻器；
II、明确实验原理，注意定值电阻的作用，从而得出对应的电路图；再根据闭合电路欧姆定律列式，得出与图象对应的函数关系，结合数学规律可求得电动势和内电阻；
Ⅲ、在灯泡的伏安特性曲线中作出等效电源的伏安特性曲线，两图的交点为灯泡的工作点，由P=UI可求得实际功率．

解答 解：I、灯泡电压为3V，电流约为0.5A，则电流表应选择D；为了准确测量本实验应采用分压接法，故滑动变阻器选用总阻值较小的F；
II、①因电源内阻较小，为了减小误差将R0接入，等效为电源内阻；并且由于没有给出电流表，故采用电阻箱和电压表结合来测量；
故原理图如图所示；
②由闭合电路欧姆定律可知：
U=$\frac{E}{{R}_{0}+r+R}R$
变形得：
$\frac{1}{U}$=$\frac{1}{E}$+$\frac{{R}_{0}+r}{E}•\frac{1}{R}$
则可知$\frac{1}{E}$=$\frac{1}{3}$；
$\frac{{R}_{0}+r}{E}$=k=2
解得：r=1.0；
E=3.0；
Ⅲ、在灯泡伏安特性曲线中作出等效电源的伏安特性曲线，如图所示；则由图可知，灯泡的工作电压为1.1V，电流约为0.33A，则功率P=UI=1.1×0.33=0.36W；
故答案为：I、D；F； II、①如图所示；②3.0；1.0；Ⅲ、0.36．

点评 本题综合考查了电源的电动势和内阻的测量、描绘灯泡的伏安特性曲线等问题，解题时要注意图象的应用，明确灯泡电阻随温度的变化而变化规律．