某同学研究小灯泡的伏安特*,所使用的器材有:小灯泡L(额定电压3.8V,额定电流0.32A);电压表V(量程3...
问题详情:
某同学研究小灯泡的伏安特*,所使用的器材有:小灯泡L(额定电压3.8V,额定电流0.32A);电压表V(量程3V,内阻3kΩ);电流表A(量程0.5A,内阻0.5Ω);固定电阻R0(阻值1 000 Ω);滑动变阻器R(阻值0~9.0Ω);电源E(电动势5V,内阻不计);开关S;导线若干.
(1)实验要求能够实现在0~3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量,画出实验电路原理图____.
(2)实验测得该小灯泡伏安特*曲线如图(a)所示.
由实验曲线可知,随着电流的增加小灯泡的电阻__(填“增大”“不变”或“减小”),灯丝的电阻率___(填“增大”“不变”或“减小”).
(3)用另一电源E0(电动势4V,内阻1.00Ω)和题给器材连接成图(b)所示的电路,调节滑动变阻器R的阻值,可以改变小灯泡的实际功率.闭合开关S,在R的变化范围内,小灯泡的最小功率为___W,最大功率为________W.(结果均保留两位小数)
【回答】
增大 增大 0.39 1.17
【详解】
(1)电压表量程为3 V,要求能够实现在0~3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量,需要给电压表串联一个定值电阻扩大量程,题目中要求小灯泡两端电压从零开始,故滑动变阻器用分压式接法,小灯泡的电阻,因,故电流表用外接法,实验电路原理图如图所示.
(2)由I-U图象知,图象中的点与坐标原点连线的斜率在减小,表示灯泡的电阻随电流的增大而增大,根据电阻定律R=ρ知,灯丝的电阻率增大.
(3)当滑动变阻器的阻值最大为9.0 Ω时,电路中的电流最小,灯泡实际功率最小,由E=U+I(R+r)得U=-10I+4,作出图线①如图所示.
由交点坐标可得U1=1.78 V,I1=221 mA,
P1=U1I1≈0.39 W;
当滑动变阻器电阻值R=0时,灯泡消耗的功率最大,由E=U+I(R+r)得,I=-U+4,作出图线②如图所示.由交点坐标可得,U2=3.70 V,I2=315 mA,最大的功率为
P2=U2I2≈1.17 W.
知识点:闭合电路的欧姆定律
题型:实验,探究题