题目内容

16.某同学要测绘一个额定电压为2.5V,额定电流约为0.5A的小灯泡的伏安特性曲线.

(1)用多用电表测量小灯泡的电阻,若所有测量操作都是正确的,多用电表的指针如图甲所示,则小灯泡的电阻约为3.5Ω
(2)根据测量的数据,在图丙中的方格坐标纸中描点作出小灯泡的伏安特性曲线,由图线可知小灯泡的额定功率为1.2W(保留两位有效数字).
(3)将该小灯泡与电动势为3.0V、内阻为15.0Ω的干电池组及一个滑动变阻器串联成闭合回路,当滑动变阻器连入电路的阻值为13Ω时,干电池组的输出功率最大(保留两位有效数字).

分析 (1)由欧姆定律分析灯泡电阻,再分析冷态电阻与正常工作时电阻的关系,从而分析应选择的档位,从而明确对应的读数;
(2)根据U-I图进行分析,明确当电压为2.5V时的电流,再由P=UI可求得额定功率;
(3)明确当内外电阻相等时电源的输出功率最大,则可知最大功率时的外电阻,由闭合电路欧姆定律可求得电流,由图象分析对应的电压利用欧姆定律可求得电阻值,再根据外电阻求解滑动变阻器的接入电阻.

解答 解:(1)由于正常工作时电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5}{0.5}$=5Ω,小灯泡冷态电阻比正常工作时的电阻小,所以应选择×1档,故读数为3.5Ω;
(2)由图可知,当电压为2.5V时,电流约为0.48A,则可知,功率为:P=UI=2.5×0.48=1.2W;
(3)要使电源输出功率最大,应使内外电阻相等,则可知,外电阻应为15Ω,此时电路中电流为:I=$\frac{E}{2r}$=$\frac{3.0}{2×15}$=0.1A,由图可知,电压U=0.2V,则灯泡电阻为:RL=$\frac{0.2}{0.1}$=2Ω;滑动变阻器阻值为:R=15-2=13Ω.
故答案为:(1)3.5;(2)1.2;(3)13

点评 本题考查了实验器材的选择、设计实验电路图、作图象、求灯泡实际功率等问题;要正确实验器材的选取原则;要掌握描点法作图的方法;要学会应用图象法处理实验数据;同时注意灯泡电阻随温度的变化而变化,不能作为定值电阻处理.

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