Question

【題目】某同學在探究規格為“7V,3.5W”的小燈泡的伏安特性曲線實驗中:

(1)在小燈泡接入電路前,使用多用電表直接測量小燈泡的電阻,將選擇開關旋至“歐姆x1”擋進行測量,正確操作后,歐姆表盤示數如圖甲所示,讀出小燈泡的電阻為________Ω。

(2)該同學采用圖乙所示的電路進行測量。圖中R為滑動變阻器(阻值范圍0-20Ω,額定電流1.0A),L為待測小燈泡,V為電壓表(量程6V,內阻20kΩ),A為電流表(量程0.6A，內阻1Ω),E為電源(電動勢8V,內阻不計),S為開關

①在實驗過程中,開關S閉合前滑動變阻器的滑片P應置于最________端；(填“左”或“右”)

②在實驗過程中,已知各元器件均無障礙,但閉合開關S后,無論如何調節滑片P,電壓表和電流表的示數總是調不到零,其原因是_____點至_____點的導線沒有連接好；(空格中請填寫圖乙中的數字,如“2點至3點”的導線)。

③該同學描繪出小燈泡的伏安特性曲線示意圖如圖丙所示,將該小燈泡直接接在電動勢為8v,內阻為10Ω的電源兩端,小燈泡的實際功率為____ W;若將兩個這樣的燈泡串聯后再與一定值電阻R0(R0=20Ω)串聯,再接在上述電源兩端,則每個小燈泡的實際功率為______W。

(結果均保留兩位有效數字。若需作圖,請在圖丙中保留作圖痕跡)

Answer 1

【答案】12.0； 左； 1； 2； 1.6； 0.20

【解析】

滑動變阻器采用分壓接法，閉合開關前分壓電路電壓應最小，根據電路圖確定滑片位置．

滑動變阻器采用分壓接法，燈泡電壓與電流可以從零開始變化，滑動變阻器采用限流接法時，電壓與電流不可能從零開始變化；

根據閉合電路歐姆定律，得到電燈的實際電壓與電流的關系式，在丙圖上作出圖象，此圖象與電燈的伏安特性曲線的交點，表示電燈實際工作狀態，讀出交點的電壓和電流，求出電燈的實際功率。

(1)由圖甲可知，小燈泡的電阻為12.0；

(2) ①滑動變阻器采用分壓接法，閉合開關前分壓電路電壓應最小，根據電路圖確定滑片位置；

②閉合開關S后，無論如何調節滑片P，電壓表和電流表的示數總是調不到零，可能是1點到2點間的導線沒有接好，滑動變阻器實際上被接成了限流接法；

(3) 將該小燈泡直接接在電動勢為8v,內阻為10Ω的電源兩端時，由閉合電路歐姆定律有：

即，在圖丙中如右側直線，

將兩個這樣的燈泡串聯后再與一定值電阻R0(R0=20Ω)串聯,再接在上述電源兩端時，由閉合電路歐姆定律有：

，即，所以每個燈泡兩端電壓與電流的關系為：

，如丙圖中左側直線；

在圖丙所示坐標系內作出I-U圖象如圖所示

由圖象可知，右邊直線與曲線的交點為工作點即小燈泡中的電流為0.4A，兩端電壓為4V，所以燈泡的實際功率為P=UI=4×0.4=1.6W，

燈泡的實際功率P=UI=2×0.3=0.6W；

左邊直線與曲線的交點為工作點即每個小燈泡中的電流為0.20A，每個燈泡兩端的電壓為1V，所以每個燈泡的實際功率為P=UI=0.20W。