一只小灯泡,额定功率为0.75W,额定电压值已模糊不清.A小组的同学想测定其额定电压值,于是先用欧姆表测出该灯泡的电阻约为3Ω,然后根据公式计算出该灯泡的额定电压U==1.5V.B小组同学认为A小组测量方法有误,他们利用下面可供选择的器材设计一个电路,测量通过灯泡的电流和它两端的电压,并根据测量数据来绘制灯泡的UI图线,进而找到灯泡的额定电压.
A.电压表V(量程3V,内阻约3kΩ)
B.电流表A1(量程1 500mA,内阻约0.02Ω)
C.电流表A2(量程500mA,内阻约0.6Ω)
D.滑动变阻器R1(0~10Ω)
E.滑动变阻器R2(0~100Ω)
F.电源E(电动势4.0V,内阻不计)
G.开关S和导线若干H.待测灯泡L(额定功率0.75W,额定电压未知)
(1)在实验过程中,B小组的同学将灯泡两端的电压由零缓慢地增加,在下面图a所给的虚线框中画出实验的电路原理图.上述器材中,电流表选________(选填“A1”或“A2”);滑动变阻器选________(选填“R1”或“R2”).
(2)当电压达到1.23V时,发现灯泡亮度很暗,当达到2.70V时,灯泡功率已超过额定功率,便立即断开开关,并将所测数据记录在下面表格中.
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请你根据表中实验数据在图b中作出灯泡的UI图线.
(3)由图像得出该灯泡的额定电压应为________V;显然这一结果大于1.5V,究其原因是________________.
【答案】(1)电路原理图如图甲所示;A2;R1;
(2)如图乙所示;
(3)2.5(2.4~2.6均可);灯泡的冷态电阻小于正常工作时的电阻(或灯泡电阻随温度升高而变大)
【解析】(1)题目表格中电流最大310mA,考虑测量的精确度,故电流表选择A2;
要描绘小灯泡的U-I图象,电压要从零开始连续调节,故滑动变阻器从分压式接法,故选择小量程的变阻器方便操作,故变阻器选择R2;电路如图;
(2)小灯泡的U-I图象如图所示:
(3)小灯泡的功率为0.75W;当电压为2.5V时,电流为0.3A,此时电功率为:P=UI=2.5×0.3=0.75W,恰好等于额定功率,故额定电压为2.5V;显然这一结果大管于1.5 V,究其原因是灯泡电阻随着温度的升高而升高;