题目内容

7.某实验小组要描绘一只规格为”2.5V,0.5A”小灯泡的伏安特性曲线,除了提供导线和开关外,还有以下一些器材:
A.电源E(电动势为3.0V,内阻不计)
B.电压表V(量程为0-3.0V,内阻约为2kΩ)
C.电流表A(量程为0-0.6A,内阻约为1Ω)
D.滑动变阻器R(最大阻值10Ω,额定电流1A)
(1)为完成本实验,请用笔画线当导线,将如图1实物图连成完整的电路,要求实验误差尽可能的小.(图中有几根导线已经接好)
(2)下表中的数据是该小组在实验中测得的,请根据表格中的数据在如图2方格纸上作出电珠的伏安特性曲线.根据I-U图象,由图分析可知,小灯泡电阻随温度T变化的关系是灯丝电阻随温度的升高而增大.
U/V0.000.501.001.502.002.50
I/A0.000.170.300.390.450.49

(3)若将本题中的小灯泡接在电动势是2.5V、内阻是5.0Ω的电池两端,则小灯泡的实际功率约为0.30W(保留两位有效数字).

分析 (1)因为测量伏安特性电流、电压需从零开始测起,所以滑动变阻器采用分压式接法,根据灯泡电阻的大小确定电流表的内外接.连接好实物图.
(2)根据表格中的数据,描点作图,用平滑曲线连接.
(3)作出电源的U-I图线,交点的横纵坐标表示灯泡的实际电流和电压,根据P=UI求出灯泡的实际功率.

解答 解:(1)描绘灯泡伏安特性曲线,电压与电流要从零开始变化,滑动变阻器应采用分压接法,灯泡电阻约为R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.5A}$=5Ω,电流表内阻约为1Ω,电压表内阻约为2kΩ,相对来说,电压表内阻远大于灯泡电阻,电流表应采用外接法,实物电路图如图所示.
(2)根据表中实验数据在坐标系内描出对应点,然后作出图象如图所示,由图象可知,随灯泡电压U的增大,电流I增大,灯泡实际功率P=UI增大,灯泡温度升高,电压与电流的比值增大,即灯泡电阻增大,由此可得:小灯泡电阻随温度T升高而增加.
(3)在灯泡I-U图象坐标系中作出电源的I-U图象如图所示,由图示图象可知,灯泡两端电压U=1V,I=0.3A,灯泡功率:P=UI=1V×0.3A=0.3W;

故答案为:(1)电路图如图所示;(2)灯丝电阻随温度的升高而增大;(3)0.30W.

点评 解决本题的关键掌握滑动变阻器分压式和限流式接法的区别,电流表内外接的区别,以及知道电源U-I图线与伏安特性曲线的交点的横纵坐标表示灯泡的实际电压和电流.

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