题目内容

11.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,需测量一个“2.5V,0.3A”的小灯泡两端的电压和通过它的电流.现有如下器材:
直流电源(电动势3.0V,内阻不计)
电流表A1(量程3A,内阻约0.1Ω)
电流表A2(量程600mA,内阻约5Ω)
电压表V1(量程3V,内阻约3kΩ)
电压表V2(量程15V,内阻约15kΩ)
滑动变阻器R1(阻值0~10Ω,额定电流1A)
滑动变阻器R2(阻值0~1kΩ,额定电流300mA)
①在该实验中,电流表应选择A2(填“A1”或“A2”),电压表应选择V1(填“V1”或“V2”),滑动变阻器应选择R1(填“R1”或“R2”).
②为了减小实验误差,应选择以下哪个实验电路进行实验(如图1)

③如表是学习小组在实验中测出的数据,某同学根据表格中的数据在方格纸上已画出除了第6组数据的对应点,请你在I-U图象上画出第6组数据的对应点,并作出该小灯泡的伏安特性曲线.(如图2)
12345678910111213
I(A)00.100.130.150.160.180.190.200.230.250.270.280.30
U(V)00.100.200.300.400.600.801.001.401.802.002.202.50
④实验中,如果把这个小灯泡和一个阻值为9Ω的定值电阻串联在电动势为3V,内阻为1Ω的直流电源上.则小灯泡消耗的实际功率约为0.20W.

分析 ①根据灯泡额定电流选择电流表,根据灯泡额定功率选择电压表,在保证安全的前提下,为方便实验操作,应选最大阻值较小的滑动变阻器.
②根据图甲所示实物电路图,分析清楚电路结构,然后根据各电路元件的连接方式得出正确的电路图;
③根据表中实验数据在坐标系中描出对应的点,然后根据坐标系中各点作出图象.
④电源与定值电阻整体组成一个等效电源,在图象中作出电源的I-U图象,由图象找出电路电流与灯泡电压,然后由P=UI求出灯泡功率.

解答
解:①由题意可知,灯泡额定电流I=0.3A,电流表选A2(量程600mA,内阻约5Ω),灯泡额定电压为2.5V,故电压表选V1(量程3V,内阻约3kΩ),
为保证电路安全,方便实验操作,滑动变阻器应选:R1(阻值0~10Ω,额定电流1A).
②由实物电路图可知,滑动变阻器采用分压接法,电流表采用外接法,故电路图选C;
③根据第4组实验数据在坐标系中描出对应点,然后作出I-U图象,如图所示.
④将定值电阻等效为电源内阻,故电源相当于3V,10Ω;在灯泡伏安特性曲线中作出电源的U-I图象,如图所示
两图象的交点坐标值为:U=0.95V,I=0.21A,
灯泡功率为:P=UI=0.95V×0.21A≈0.20W.
故答案为:①A2;V1;R1;
②C;
③如图所示;
④0.20.

点评 本题考查伏安法测电阻的实验,要注意明确实验原理,知道灯泡的电阻随温度的变化而变化,从而明确对应的伏安特性曲线不能为直线;掌握根据图象分析数据的方法.

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