Question

【題目】某同學(xué)在探究規(guī)格為“7V,3.5W”的小燈泡的伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)中:

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

(2)該同學(xué)采用圖乙所示的電路進(jìn)行測(cè)量。圖中R為滑動(dòng)變阻器(阻值范圍0-20Ω,額定電流1.0A),L為待測(cè)小燈泡,V為電壓表(量程6V,內(nèi)阻20kΩ),A為電流表(量程0.6A，內(nèi)阻1Ω),E為電源(電動(dòng)勢(shì)8V,內(nèi)阻不計(jì)),S為開關(guān)

①在實(shí)驗(yàn)過程中,開關(guān)S閉合前滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)置于最________端；(填“左”或“右”)

②在實(shí)驗(yàn)過程中,已知各元器件均無障礙,但閉合開關(guān)S后,無論如何調(diào)節(jié)滑片P,電壓表和電流表的示數(shù)總是調(diào)不到零,其原因是_____點(diǎn)至_____點(diǎn)的導(dǎo)線沒有連接好；(空格中請(qǐng)?zhí)顚憟D乙中的數(shù)字,如“2點(diǎn)至3點(diǎn)”的導(dǎo)線)。

③該同學(xué)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(dòng)勢(shì)為8v,內(nèi)阻為10Ω的電源兩端,小燈泡的實(shí)際功率為____ W;若將兩個(gè)這樣的燈泡串聯(lián)后再與一定值電阻R0(R0=20Ω)串聯(lián),再接在上述電源兩端,則每個(gè)小燈泡的實(shí)際功率為______W。

(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字。若需作圖,請(qǐng)?jiān)趫D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(dòng)變阻器采用分壓接法，閉合開關(guān)前分壓電路電壓應(yīng)最小，根據(jù)電路圖確定滑片位置．

滑動(dòng)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(dòng)變阻器采用限流接法時(shí)，電壓與電流不可能從零開始變化；

根據(jù)閉合電路歐姆定律，得到電燈的實(shí)際電壓與電流的關(guān)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(diǎn)，表示電燈實(shí)際工作狀態(tài)，讀出交點(diǎn)的電壓和電流，求出電燈的實(shí)際功率。

(1)由圖甲可知，小燈泡的電阻為12.0；

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

②閉合開關(guān)S后，無論如何調(diào)節(jié)滑片P，電壓表和電流表的示數(shù)總是調(diào)不到零，可能是1點(diǎn)到2點(diǎn)間的導(dǎo)線沒有接好，滑動(dòng)變阻器實(shí)際上被接成了限流接法；

(3) 將該小燈泡直接接在電動(dòng)勢(shì)為8v,內(nèi)阻為10Ω的電源兩端時(shí)，由閉合電路歐姆定律有：

即，在圖丙中如右側(cè)直線，

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

，即，所以每個(gè)燈泡兩端電壓與電流的關(guān)系為：

，如丙圖中左側(cè)直線；

在圖丙所示坐標(biāo)系內(nèi)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(diǎn)為工作點(diǎn)即小燈泡中的電流為0.4A，兩端電壓為4V，所以燈泡的實(shí)際功率為P=UI=4×0.4=1.6W，

燈泡的實(shí)際功率P=UI=2×0.3=0.6W；

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