2.(2020·湖南怀化模拟)某一小型电风扇额定电压为5.0 V,额定功率为2.5 W.某实验小组想通过实验描绘出小电风扇的伏安特性曲线.实验中除导线和开关外,还有以下器材可供选择:
A.电源E(电动势为6.0 V)
B.电压表V(量程为0~6 V,内阻约为8 kΩ)
C.电流表A1(量程为0~0.6 A,内阻约为0.2 Ω)
D.电流表A2(量程3 A,内阻约0.05 Ω);
E.滑动变阻器R1(最大阻值5 kΩ,额定电流100 mA)
F.滑动变阻器R2(最大阻值25 Ω,额定电流1 A)
(1)为了便于调节,减小读数误差和系统误差,实验中所用电流表应选用_C__滑动变阻器应选用_F__(填所选仪器前的字母序号).
(2)请你为该小组设计实验电路,并把电路图画在图甲中的虚线框内(小电风扇的电路符号如图甲所示)_见解析图__.
(3)操作过程中发现,小电风扇通电后受阻力作用,电压表读数小于0.5 V时电风扇没启动.该小组测绘出的小电风扇的伏安特性曲线如图乙所示,由此可以判定,小电风扇的电阻为_2.5__Ω,正常工作时的发热功率为_0.625__W,机械功率为_1.875__W.
【解析】 (1)电风扇的额定电流I== A=0.5 A,从读数误差的角度考虑,电流表选择C,电风扇的电阻比较小,则滑动变阻器选择总电阻为25 Ω的误差较小,即选择F.(2)因为电压、电流需从零开始测起,则滑动变阻器采用分压式接法,电风扇的电阻为R== Ω=10 Ω,远小于电压表内阻,属于小电阻,电流表采用外接法.电路图如图所示.(3)电压表读数小于0.5 V时电风扇没启动.根据欧姆定律得:R== Ω=2.5 Ω,正常工作时电压为5 V,根据图像知电流为0.5 A,则电风扇发热功率为:P=I2R=0.52×2.5 W=0.625 W,则机械功率P′=UI-I2R=2.5 W-0.625 W=1.875 W.