Question

【題目】一個標有“3V，1.5W”小燈泡的伏安特性曲線如圖(a)所示。小明同學有兩節(jié)干電池，其中一節(jié)新電池的電動勢為1.5V，內(nèi)阻為1.5Ω；另一節(jié)為舊電池，使用多用電表粗略測出該舊電池的電動勢約為1.4V，查閱資料得知舊電池的內(nèi)阻為10Ω以上。

(1)現(xiàn)用新電池直接給該小燈泡供電，小燈泡發(fā)光昏暗，則小燈泡實際功率為___________W(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

(2)該同學嘗試用這兩節(jié)干電池串聯(lián)在一起為該小燈泡供電，在接入電路前，先測定該電池組的電動勢和內(nèi)阻，實驗室備有下列器材：

A.電流表G(滿偏電流2mA，內(nèi)阻10Ω)

B.電流表A(0~0.6A，內(nèi)阻約0.1Ω)

C.滑動變阻器R1(0~5Ω，10A)

D滑動變阻器R2(0~50Ω，1A)

F.定值電阻R3=1990Ω

G.開關、導線若干

①為方便且能較準確地進行測量，選用滑動變阻器___________(填寫器材前面的序號)。

②利用實驗室備有的實驗器材在虛線框中畫出測量電池組電動勢和內(nèi)電阻的電路圖____。

③該同學根據(jù)他設計的實驗測出了多組I1(電流表A的示數(shù))和I2(電流表G的示數(shù))，并作出了如圖(b)所示的I1和I2的關系圖線。根據(jù)圖線可得，被測電池組的電動勢為___________V，內(nèi)阻為___________Ω(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

④根據(jù)電池組的電動勢和內(nèi)阻判斷用新、舊干電池各一節(jié)串聯(lián)在一起為該小燈泡供電比一節(jié)新干電池單獨使用時亮度___________(填“亮”或“暗”)

Answer 1

【答案】0.30-0.34 D 2.90-2.92 11.6-11.7 暗

【解析】

根據(jù)題中“測量電池組電動勢和內(nèi)電阻”可知，本題考察測定電源電動勢和內(nèi)阻的實驗，應用閉合電路的歐姆定律、電表改裝、圖象法等知識分析求解。

(1)設燈泡接在新電池兩端時，燈泡兩端的電壓為，流過燈泡的電流為，據(jù)閉合電路歐姆定律可得：，整理得：；將表達式對應的圖象畫出來，圖象與燈泡伏安特性曲線的交點表示電池與燈泡相連時的工作情況；小燈泡實際功率。

(2) ①新、舊電池串聯(lián)后，電池組的電阻約11.5Ω；為使電路中電流的變化范圍略大些，滑動變阻器應選擇滑動變阻器R2(0~50Ω，1A)，即選擇滑動阻器D。

②題中首先將電流表G(滿偏電流2mA，內(nèi)阻10Ω)與定值電阻R3(R3=1990Ω)串聯(lián)，改裝成量程的電壓表。電壓表的內(nèi)阻()已知，則可將電流表接成相對電源的電流表外接法，從而準確測量電源兩端的電壓和流過電源的電流。電路如圖：

③根據(jù)電路圖，由閉合電路歐姆定律可得：，整理得：；對比圖象得：、，解得：、。

④ 設燈泡接在電池組兩端時，燈泡兩端的電壓為，流過燈泡的電流為，據(jù)閉合電路歐姆定律可得：，整理得：；將表達式對應的圖象畫出來，圖象與燈泡伏安特性曲線的交點表示電池組與燈泡相連時的工作情況；可得這時的電壓電流均比新干電池單獨使用時小，則燈泡比一節(jié)新干電池單獨使用時亮度要暗一些。