物理兴趣小组的同学们从实验室中找到一只小灯泡,其标称功率值为 0.75 W,额定电压值已模糊不清。他们想测定其额定电压值,于是先用欧姆表直接测出该灯泡的电阻约为2 Ω,然后根据公式计算出该灯泡的额定电压 U== V=1.22 V。他们怀疑所得电压值不准确,于是,再利用下面可供选择的实验器材设计一个电路,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,进而分析小灯泡的额定电压。
A.电压表(量程3 V,内阻约3 kΩ)
B.电流表(量程150 mA,内阻约2 Ω)
C.电流表(量程500 mA,内阻约0.6 Ω)
D.滑动变阻器R1(0~20 Ω)
E.滑动变阻器R2(0~100 Ω)
F.电源 E(电动势4.0 V,内阻不计)
G.开关S和导线若干
H.待测灯泡L(额定功率0.75 W,额定电压未知)
(1)在下面的虚线框中画出他们进行实验的电路原理图,指出上述器材中,电流表选择________(填“”或“”);滑动变阻器选择________(填“R1”或“R2”)。
(2)在实验过程中,一同学将灯泡两端的电压由零缓慢地增加,当电压达到1.23 V时,发现灯泡亮度很暗,当达到2.70 V时,发现灯泡已过亮,便立即断开开关,并将所测数据记录在表格中。
次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
U/V | 0.20 | 0.60 | 1.00 | 1.40 | 1.80 | 2.20 | 2.70 |
I/mA | 80 | 155 | 195 | 227 | 255 | 279 | 310 |
请你根据表中实验数据在如图所示坐标系中作出灯泡的UI图线。
(3)由图象得出该灯泡的额定电压应为______ V;这一结果大于1.22 V,其原因是_______________________________________________________________________。
【名师解析】 (1)根据P=I2R,估算出灯泡的电流大约是600 mA,因此电流表应选;本实验要描绘出灯泡的U I图线,需要测量多组数据,因此滑动变阻器应采用分压式接法,所以应选阻值较小的R1;小灯泡电阻较小,电流表应外接。原理图如图甲所示。
【参考答案】 (1)见解析图甲 R1 (2)见解析图乙 (3)2.5(2.4~2.6均可) 小灯泡的冷态电阻小于正常工作时的电阻(或小灯泡的电阻随温度的升高而变大)