某物理兴趣小组利用如图*所示电路进行如下的实验研究:测定“3.6V”小灯泡的额定功率及定值电阻R的阻值.(1)...
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某物理兴趣小组利用如图*所示电路进行如下的实验研究:测定“3.6V”小灯泡的额定功率及定值电阻R的阻值.
(1)闭合S1、S2,断开S3,调节滑动变阻器,得到表中三组数据.根据表中数据,可计算出定值电阻R=____________________________________________________________Ω.
1 2 3
电压U/V 1.5 2.4 3
电流I/A 0.20 0.32 0.40
(2)闭合S1、S3,断开S2,调节滑动变阻器,测量灯泡L两端的电压和电流,根据测量数据绘制成如图乙的U﹣I关系图象.由图象分析,当电压表示数为2V时,灯泡L的电功率PL=______________________________W;图象中所绘图象是一条曲线,其原因是:______________________________.
(3)若在进行(2)时发现电压表突然损坏,该组同学手边有多余电流表但无电压表,为了测出小灯泡的额定功率,小明灵机一动,设计了如图*电路图;并进行如下*作:①调节滑片至阻值最大处,并同时闭合S1、S2、S3;②调节滑动变阻器的滑片,直至电流表A1的示数为______________________________A时,记下电流表A的示数______________________________A(见图丁);③根据公式计算出灯的额定功率为______________________________W.
【回答】
(1)由电路图可知,电压表测R两端的电压,电流表测串联电路的电流,分别根据其两端的电压和对应的电流利用欧姆定律求出电阻,再利用多次测量求出平均值算出电阻R的阻值.
(2)闭合S1、S3,断开S2,电压表测量灯泡两端的电压,电流表测量电路总电流,当电压表示数为2V时,从图象上找到对应的电流,根据公式P=UI可求灯泡的电功率;另外灯丝的电阻值随着灯丝温度的变化而变化.
(3)图*中,三个开关都闭合时,灯泡和电阻R并联,因此两端电压相等;知道灯泡的额定电压和定值电阻的阻值,由此求出通过定值电阻的电流;
电流表A测量的是干路电流,等于支路电流之和,从而确定了电流表A选择的量程和读数,也能求出通过灯泡的电流,最后根据P=UI计算出灯泡的额定功率.
解答: 解:(1)由表格数据可知,电阻R的阻值分别为:
R1===7.5Ω;R2===7.5Ω;R3===7.5Ω
所以电阻的阻值为:R===7.5Ω.
(2)由图乙所示图象可知,当电压为2V时,对应的电流为0.4A,
因此灯泡L的电功率:PL=UI=2V×0.4A=0.8W.
由于灯丝的电阻受温度的影响,因此图象中所绘图象是一条曲线.
(3)*图中,当同时闭合S1、S2、S3时,灯泡L和定值电阻R并联,两端电压相等;
当灯泡两端电压达到额定电压3.6V时,定值电阻两端电压也等于3.6V;
此时通过定值电阻的电流,也就是电流表A1的示数为:I1===0.8A;
电流表A测量的是干路电流,因此它的电流值要大于A1的示数,所以它选择的是0~3A量程,丁图中电流表的读数为1A;
因此通过小灯泡L的电流I′=1A﹣0.48A=0.52A;
所以小灯泡的额定功率P=UI′=3.6V×0.52A=1.872W.
故*为:(1)7.5;(2)0.8;灯丝的电阻与温度有关;(3)0.48;1;1.872.
知识点:测量小灯泡的电功率
题型:实验,探究题
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