Question

有一只小燈泡上標(biāo)有“12V 6W”的字樣，現(xiàn)在要用伏安法測量這只燈炮的U-I圖線．現(xiàn)有下列器材供選用：
A．電壓表（0～6V，內(nèi)阻約10kΩ）
B．電壓表（0～15V，內(nèi)阻約為25kΩ）
C．電流表（0～0.3A，內(nèi)阻約2Ω）
D．電流表（0～0.6A，內(nèi)阻約1Ω）
E．滑動(dòng)變阻器（10Ω，3A）
F．電源（電動(dòng)勢為15V，內(nèi)阻較�。�
G．開關(guān)、導(dǎo)線

（1）實(shí)驗(yàn)中所用電壓表應(yīng)選

 

，電流表應(yīng)選用

 

（用序號字母表示）
（2）為使實(shí)驗(yàn)誤差盡量減小，并要求從零開始多取幾組數(shù)據(jù)，請?jiān)谔摼�框內(nèi)畫出滿足實(shí)驗(yàn)要求的電路圖．
（3）某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)畫出了該小燈泡的U-I圖線（如圖所示），則上燈泡兩端電壓為9.0V時(shí)，小燈泡的電阻是

 

Ω，電功率是

 

W．
（4）如果將此小燈泡與一個(gè)阻值R=20Ω的電阻串聯(lián)，并與電動(dòng)勢為10V，內(nèi)阻不計(jì)的電源串成一個(gè)回路，則電阻R所消耗的電功率為

 

W．

Answer 1

分析：（1）由題目中給出的條件燈泡的功率及額定電壓可以選出電流表及電壓表；
（2）由實(shí)驗(yàn)要求可知本實(shí)驗(yàn)中電流表及電壓表的示數(shù)應(yīng)從零開始變化，根據(jù)分壓及限流的接法可得出實(shí)驗(yàn)的電路圖；
（3）根據(jù)U-I圖象讀出電壓為9.0V時(shí)的電流，根據(jù)歐姆定律求解電阻，根據(jù)P=UI求解功率；
（4）在伏安特性曲線圖上畫出電池的U-I圖象．兩圖線的交點(diǎn)為燈泡的工作電壓，工作電流．再根據(jù)P=UI求解電阻的功率；

解答：解：（1）因燈泡的額定電壓為12V，為保證安全選用的電壓表量程應(yīng)稍大于12V，但不能大太多，量程太大則示數(shù)不準(zhǔn)確；故只能選用0～15V，內(nèi)阻約為25kΩ的電壓表，故選B；
由P=UI得，燈泡的額定電流I=

P

U

=

6

12

=0.5A；故電流表應(yīng)選擇0～0.6A的量程，故選D；
（2）由題意要求可知，電壓從零開始變化，并要多測幾組數(shù)據(jù)，故只能采用滑動(dòng)變阻器分壓接法，燈泡的電阻約為R=

U2

P

=24Ω，跟電流表內(nèi)阻接近，所以用電流表外接法，實(shí)物圖連接如圖所示．
（3）根據(jù)U-I圖象讀出電壓為9.0V時(shí)的電流為0.45A，根據(jù)歐姆定律得：R=

U

I

=

9

0.45

=20Ω，P=UI=9×0.45=4.05W；
（4）當(dāng)燈泡接入電動(dòng)勢為3V、內(nèi)阻為2.5Ω的電源中時(shí)，
由閉合電路歐姆定律E=U+IR得：
U=10-20I
畫出U-I圖象，與該小燈泡的伏安特性曲線的交點(diǎn)表示該燈泡接入電路中的電壓和電流，由圖讀出通過燈泡電流為0.3A，兩端電壓為4.0V，
所以電阻兩端的電壓為U=10-4=6V，通過電阻的電流與燈泡電流相等，所以電阻的功率為P=UI=6×0.3=1.8W．
故答案為：（1）B、D；（2）如圖所示；（3）20、4.05；（4）1.8．

點(diǎn)評：本題考查實(shí)驗(yàn)中的儀表選擇及接法的選擇；應(yīng)注意滑動(dòng)變阻器分壓及限流接法的區(qū)別及應(yīng)用，同時(shí)還應(yīng)明確內(nèi)外接法的不同及判斷．