Question

【题目】一个标有“3V，1.5W”小灯泡的伏安特性曲线如图(a)所示。小明同学有两节干电池，其中一节新电池的电动势为1.5V，内阻为1.5Ω；另一节为旧电池，使用多用电表粗略测出该旧电池的电动势约为1.4V，查阅资料得知旧电池的内阻为10Ω以上。

(1)现用新电池直接给该小灯泡供电，小灯泡发光昏暗，则小灯泡实际功率为___________W(结果保留两位有效数字)。

(2)该同学尝试用这两节干电池串联在一起为该小灯泡供电，在接入电路前，先测定该电池组的电动势和内阻，实验室备有下列器材：

A.电流表G(满偏电流2mA，内阻10Ω)

B.电流表A(0~0.6A，内阻约0.1Ω)

C.滑动变阻器R1(0~5Ω，10A)

D滑动变阻器R2(0~50Ω，1A)

F.定值电阻R3=1990Ω

G.开关、导线若干

①为方便且能较准确地进行测量，选用滑动变阻器___________(填写器材前面的序号)。

②利用实验室备有的实验器材在虚线框中画出测量电池组电动势和内电阻的电路图____。

③该同学根据他设计的实验测出了多组I1(电流表A的示数)和I2(电流表G的示数)，并作出了如图(b)所示的I1和I2的关系图线。根据图线可得，被测电池组的电动势为___________V，内阻为___________Ω(结果保留三位有效数字)。

④根据电池组的电动势和内阻判断用新、旧干电池各一节串联在一起为该小灯泡供电比一节新干电池单独使用时亮度___________(填“亮”或“暗”)

Answer 1

【答案】0.30-0.34 D 2.90-2.92 11.6-11.7 暗

【解析】

根据题中“测量电池组电动势和内电阻”可知，本题考察测定电源电动势和内阻的实验，应用闭合电路的欧姆定律、电表改装、图象法等知识分析求解。

(1)设灯泡接在新电池两端时，灯泡两端的电压为，流过灯泡的电流为，据闭合电路欧姆定律可得：，整理得：；将表达式对应的图象画出来，图象与灯泡伏安特性曲线的交点表示电池与灯泡相连时的工作情况；小灯泡实际功率。

(2) ①新、旧电池串联后，电池组的电阻约11.5Ω；为使电路中电流的变化范围略大些，滑动变阻器应选择滑动变阻器R2(0~50Ω，1A)，即选择滑动阻器D。

②题中首先将电流表G(满偏电流2mA，内阻10Ω)与定值电阻R3(R3=1990Ω)串联，改装成量程的电压表。电压表的内阻()已知，则可将电流表接成相对电源的电流表外接法，从而准确测量电源两端的电压和流过电源的电流。电路如图：

③根据电路图，由闭合电路欧姆定律可得：，整理得：；对比图象得：、，解得：、。

④ 设灯泡接在电池组两端时，灯泡两端的电压为，流过灯泡的电流为，据闭合电路欧姆定律可得：，整理得：；将表达式对应的图象画出来，图象与灯泡伏安特性曲线的交点表示电池组与灯泡相连时的工作情况；可得这时的电压电流均比新干电池单独使用时小，则灯泡比一节新干电池单独使用时亮度要暗一些。