Question

5．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)．
（1）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．滑動變阻器（0～10Ω，1A）
G．滑動變阻器（0～1kΩ，300mA）
H．開關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干
①實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選用D，滑動變阻器應(yīng)選用F（填器材前的字母）
②該同學(xué)描繪出小燈泡的伏安特性曲線，如圖甲所示，則小燈泡的電阻隨其兩端電壓的變化關(guān)系是電阻隨電壓的增大而增大
（2）乙同學(xué)用下列器材測定一電池組的電動勢和內(nèi)電阻：
A．待測電池組（電動勢約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．開關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干
①請?jiān)趫D乙所示虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)原理圖．
②該同學(xué)正確測量后通過描點(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勢為E=3.0V，內(nèi)電阻為r=1.0Ω．（保留兩位有效數(shù)字）
（3）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3.3W（保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）明確實(shí)驗(yàn)原理，根據(jù)給出的儀器選擇正確的接法和儀表；并明確I-U圖象的性質(zhì)；
（2）明確根據(jù)閉合電路歐姆定律測量電動勢和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)方法，并明確數(shù)據(jù)處理的方法；
（3）在I-U圖象中作出對應(yīng)的電源的伏安特性曲線，兩圖象的交點(diǎn)為燈泡的工作點(diǎn)，從而可明確電壓和電流，由P=UI可求得實(shí)際功率．

解答 解：（1）①由圖可知，電流的最大值為0.5A，故電流表應(yīng)選擇600mA，故選D；
因采用滑動變阻器分壓接法，故滑動變阻器選擇小電阻F；
②由圖可知，I-U圖象中的斜率減小，因I-U圖象中的斜率表示電阻的倒數(shù)，可知電阻隨電壓的增大而增大；
（2）①因沒有給出電流表，故應(yīng)采用電壓表和電阻箱組合進(jìn)行測量，同時(shí)因內(nèi)阻較小，故應(yīng)將定值電阻與電源相連充當(dāng)?shù)刃щ娫矗辉�理較如圖所示；
②根據(jù)閉合電路歐姆定律可知：U=$\frac{E}{R+{R}_{0}+r}R$
變形得：
$\frac{1}{U}$=$\frac{1}{E}$+$\frac{{R}_{0}+r}{E}•\frac{1}{R}$
則由圖象可知：$\frac{1}{E}$=$\frac{1}{3}$
解得E=3.0V；
$\frac{{R}_{0}+r}{E}$=$\frac{\frac{1}{3}}{\frac{1}{6}}$
解得r=1.0Ω；
（3）在I-U圖象中作出等效電源的伏安特性曲線，如圖所示；由圖可知，燈泡的工作電壓為1.1V，電流為0.3A； 則功率P=UI=1.1×0.3=0.33W；
故答案為：（1）①D；F；②電阻隨電壓的增大而增大；
（2）①如圖所示；②3.0；1.0；
（3）0.33．

點(diǎn)評 本題考查測量電源的電動勢和內(nèi)電阻、描繪燈泡的伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)，要注意明確圖線的性質(zhì)，能根據(jù)圖象分析電阻的變化；同時(shí)掌握儀表的選擇等內(nèi)容．