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(量程3V...
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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3.8 V,额定电流0.32 A);电压表(量程3 V,内阻3 kΩ);电流表(量程0.5 A,内阻0.5 Ω);固定电阻R0(阻值1 000 Ω);滑动变阻器R(阻值0~9.0 Ω);电源E(电动势5 V,内阻不计);开关S;导线若干。
(1)实验要求能够实现在0~3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量,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4 V,内阻1.00 Ω)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2位小数)
【回答】
(1)
(2)增大;增大;(3)0.39w 1.17w
【解析】(1)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,故滑动变阻器用分压式接法,小灯泡为小电阻,电流表用外接法,如图
(2)由I-U图象知,切线的斜率在减小,故灯泡的电阻随电流的增大而增大,再由电阻定律知,电阻率增大;(3)当滑动变阻器的阻值为9Ω时,电路电流最小,灯泡实际功率最小,此时E=U+I(r+R)得U=-10I+4,在图中作出该直线如图所以
,交点坐标约为U=1.75V,I=225mA,P1=UI=0.39W;整理得:,当直线的斜率最大时,与灯泡的I-U曲线的交点坐标最大,即灯泡消耗的功率最大。当滑动变阻器电阻值R=0时,灯泡消耗的功率最大,此时交点坐标为U=3.67V,I=0.32A,如图所示,最大的功率为P2=UI=1.17W。
【考点定位】研究小灯泡的伏安特*曲线
【名师点睛】电路图主要是控制电路、测量电路的连接。小灯泡阻值为小电阻—外接法,电压从0开始测量—分压式接法。然后由伏安特*曲线分析阻值的变化,注意纵轴是电流。第3问求灯泡消耗的实际功率较难,因灯泡的阻值随电流的变化而变化,通过闭合电路的欧姆定律找到灯泡实际的电流、电压值。
知识点:电路及其应用单元测试
题型:实验,探究题