Question

17．某物理學(xué)習(xí)小組中甲、乙兩同學(xué)分別做了以下實(shí)驗(yàn)．

（Ⅰ）甲同學(xué)用下列器材探究一個(gè)小燈泡（3V、1.5W）的電阻隨其兩端電壓的變化
關(guān)系：
A．待測(cè)小燈泡（3V、1.5W）                          B．電源（3V，內(nèi)阻不計(jì)）
C．電流表（0～3A，內(nèi)阻0.1Ω）                       D．電流表（0～600mA，內(nèi)阻約0.5Ω）
E．電壓表（0～3V，內(nèi)阻約0.3kΩ）                    F．滑動(dòng)變阻器（0～10Ω，1A）
G．滑動(dòng)變阻器（0～1kΩ，300mA）                     H．開(kāi)關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干
①實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選用D，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用F．（填器材前的字母）
（Ⅱ）乙同學(xué)用下列器材測(cè)定一電池組的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻：
A．待測(cè)電池組（電動(dòng)勢(shì)約3V，內(nèi)阻約1Ω              B．定值電阻（R0=5Ω）
C．電阻箱R（0～99.9Ω）                         D．電壓表（0～3V，內(nèi)阻約5kΩ）
E．開(kāi)關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干
①請(qǐng)?jiān)趫D乙所示虛線框內(nèi)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)原理圖．
②該同學(xué)正確測(cè)量后通過(guò)描點(diǎn)得到圖丙所示的$\frac{1}{U}$-$\frac{1}{R}$圖象，則由此可知電源的電動(dòng)勢(shì)為E=3.0V，內(nèi)電阻為r=1.0Ω．（保留兩位有效數(shù)字）
（Ⅲ）甲同學(xué)將小燈泡與乙同學(xué)實(shí)驗(yàn)中的電池組、定值電阻組成閉合回路，則小燈泡的實(shí)際功率為0.35W（保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 I、根據(jù)給出的燈泡額定值可知最大電流，則可選擇電流表；根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路接法可明確滑動(dòng)變阻器；
II、明確實(shí)驗(yàn)原理，注意定值電阻的作用，從而得出對(duì)應(yīng)的電路圖；再根據(jù)閉合電路歐姆定律列式，得出與圖象對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系，結(jié)合數(shù)學(xué)規(guī)律可求得電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻；
Ⅲ、在燈泡的伏安特性曲線中作出等效電源的伏安特性曲線，兩圖的交點(diǎn)為燈泡的工作點(diǎn)，由P=UI可求得實(shí)際功率．

解答 解：I、燈泡電壓為3V，電流約為0.5A，則電流表應(yīng)選擇D；為了準(zhǔn)確測(cè)量本實(shí)驗(yàn)應(yīng)采用分壓接法，故滑動(dòng)變阻器選用總阻值較小的F；
II、①因電源內(nèi)阻較小，為了減小誤差將R0接入，等效為電源內(nèi)阻；并且由于沒(méi)有給出電流表，故采用電阻箱和電壓表結(jié)合來(lái)測(cè)量；
故原理圖如圖所示；
②由閉合電路歐姆定律可知：
U=$\frac{E}{{R}_{0}+r+R}R$
變形得：
$\frac{1}{U}$=$\frac{1}{E}$+$\frac{{R}_{0}+r}{E}•\frac{1}{R}$
則可知$\frac{1}{E}$=$\frac{1}{3}$；
$\frac{{R}_{0}+r}{E}$=k=2
解得：r=1.0；
E=3.0；
Ⅲ、在燈泡伏安特性曲線中作出等效電源的伏安特性曲線，如圖所示；則由圖可知，燈泡的工作電壓為1.1V，電流約為0.33A，則功率P=UI=1.1×0.33=0.36W；
故答案為：I、D；F； II、①如圖所示；②3.0；1.0；Ⅲ、0.36．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查了電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量、描繪燈泡的伏安特性曲線等問(wèn)題，解題時(shí)要注意圖象的應(yīng)用，明確燈泡電阻隨溫度的變化而變化規(guī)律．