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17.某物理学习小组中甲、乙两同学分别做了以下实验.

(Ⅰ)甲同学用下列器材探究一个小灯泡(3V、1.5W)的电阻随其两端电压的变化
关系:
A.待测小灯泡(3V、1.5W)                          B.电源(3V,内阻不计)
C.电流表(0~3A,内阻0.1Ω)                       D.电流表(0~600mA,内阻约0.5Ω)
E.电压表(0~3V,内阻约0.3kΩ)                    F.滑动变阻器(0~10Ω,1A)
G.滑动变阻器(0~1kΩ,300mA)                     H.开关一个、导线若干
①实验中电流表应选用D,滑动变阻器应选用F.(填器材前的字母)
(Ⅱ)乙同学用下列器材测定一电池组的电动势和内电阻:
A.待测电池组(电动势约3V,内阻约1Ω              B.定值电阻(R0=5Ω)
C.电阻箱R(0~99.9Ω)                         D.电压表(0~3V,内阻约5kΩ)
E.开关一个、导线若干
①请在图乙所示虚线框内画出实验原理图.
②该同学正确测量后通过描点得到图丙所示的$\frac{1}{U}$-$\frac{1}{R}$图象,则由此可知电源的电动势为E=3.0V,内电阻为r=1.0Ω.(保留两位有效数字)
(Ⅲ)甲同学将小灯泡与乙同学实验中的电池组、定值电阻组成闭合回路,则小灯泡的实际功率为0.35W(保留两位有效数字).

分析 I、根据给出的灯泡额定值可知最大电流,则可选择电流表;根据实验电路接法可明确滑动变阻器;
II、明确实验原理,注意定值电阻的作用,从而得出对应的电路图;再根据闭合电路欧姆定律列式,得出与图象对应的函数关系,结合数学规律可求得电动势和内电阻;
Ⅲ、在灯泡的伏安特性曲线中作出等效电源的伏安特性曲线,两图的交点为灯泡的工作点,由P=UI可求得实际功率.

解答 解:I、灯泡电压为3V,电流约为0.5A,则电流表应选择D;为了准确测量本实验应采用分压接法,故滑动变阻器选用总阻值较小的F;
II、①因电源内阻较小,为了减小误差将R0接入,等效为电源内阻;并且由于没有给出电流表,故采用电阻箱和电压表结合来测量;
故原理图如图所示;
②由闭合电路欧姆定律可知:
U=$\frac{E}{{R}_{0}+r+R}R$
变形得:
$\frac{1}{U}$=$\frac{1}{E}$+$\frac{{R}_{0}+r}{E}•\frac{1}{R}$
则可知$\frac{1}{E}$=$\frac{1}{3}$;
$\frac{{R}_{0}+r}{E}$=k=2
解得:r=1.0;
E=3.0;
Ⅲ、在灯泡伏安特性曲线中作出等效电源的伏安特性曲线,如图所示;则由图可知,灯泡的工作电压为1.1V,电流约为0.33A,则功率P=UI=1.1×0.33=0.36W;
故答案为:I、D;F; II、①如图所示;②3.0;1.0;Ⅲ、0.36.

点评 本题综合考查了电源的电动势和内阻的测量、描绘灯泡的伏安特性曲线等问题,解题时要注意图象的应用,明确灯泡电阻随温度的变化而变化规律.

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