题目内容

4.在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验时,所使用的电流表内阻约为几欧姆,电压表的内阻约为十几千欧.根据实验所测8组数据,在图甲所示I-U坐标系中,通过描点连线得到了小灯泡的伏安特性曲线.
①请根据你的判断在虚线框中画出实验电路图丙,并根据电路图在图乙中连线将实物图补充完整.
②根据图甲可确定小灯泡功率P与U2和I2的关系图象,其中正确的是D
③若将被测小灯泡与一定值电阻R和电源组成如图丙所示的电路,已知电源电动势为6.0V,内阻为1.0Ω.现测得电路中的电流为0.40A,则定值电阻R所消耗的电功率约为0.64W.

分析 ①分析题目要求及原理,可得出实验电路图;并根据实物图的连接方法得出对应的实物图;
②由功率公式可得出功率与电流及电压的关系,结合数学知识进行分析,即可得出正确结论;
③由于灯泡的电阻随温度的变化而变化,故不能直接利用欧姆定律;而是由图象得出灯泡的电压,再由闭合电路欧姆定律及串联电路的规律可得出电阻两端的电压,由P=UI求出电功率.

解答 解:①因描绘小灯泡的伏安特性曲线实验中,小灯泡电阻远小于电压表内阻,电流表应用外接法,又电流从零调到最大值,滑动变阻器应用分压式,故电路图如图所示:

②由于灯泡的电阻随温度的增加,由功率公式可得:P=I2R=$\frac{{U}^{2}}{R}$;故在P-I2图象中,图象的斜率表示电阻,故斜率变大,故C错误,D正确;而在P-U2图象中,图象的斜率表示电阻的倒数,故图象中斜率应越来越小,故AB均错误;故选D;
③由灯泡的伏安特性曲线可知,灯泡的电流为0.4A,则电压为4V;电源的内电压U内=Ir=0.4×1=0.4V;故定值电阻两端的电压为6-4-0.4=1.6V;故定值电阻的功率P=UI=1.6×0.4=0.64W
故答案为:①电路图如图所示;②D;③0.64

点评 本题考查描述伏安特性曲线的实验,要注意本实验中要明确分压接法的应用条件;并注意在实验中应用所学过的物理规律求解功率及电阻等.

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