Question

某同學使用如下器材做“描繪小燈泡的伏  安特性曲線”的實驗：
待測小燈泡（額定電壓12V，工作時電阻為100Ω左右）；
電源E（電動勢為14V）；
電壓表V（量程為15V，內阻約為15kΩ）；
電流表A（量程為100mA，內阻約為10Ω）；
滑動變阻器（最大阻值為10Ω）；單刀單擲開關；導線若干．
①請根據所選的實驗電路圖在實物圖上連線．
②該同學描繪的小燈泡的伏安特性曲線如圖所示，由圖可求得小燈泡的額定功率為P=______W．（結果保留3位有效數字）
③根據小燈泡的伏安特性曲線，可確定小燈泡的功率P與U²和I²的關系，下列示意圖中正確的是______．

④將被測小燈泡與一定值電阻R和電源串聯成閉合電路．電源的電動勢為15V，內阻為10Ω．現用一理想電壓表測得小燈泡兩端的電壓為8.5V，則定值電阻R所消耗的電功率為______W．

Answer 1

【答案】分析：（1）由實驗要求可知本實驗中電流表及電壓表的示數應從零開始變化，根據分壓及限流的接法可得出實驗的電路圖，從而連接實物圖；
（2）根據U-I圖象讀出電壓為12.0V時的電流，根據P=UI求解功率；
（3）從圖象可以看出燈泡電阻是在變化的，因為燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，根據這一點對各個選項逐一分析．
（4）根據小燈泡的電壓讀出電流，則定值電阻R所消耗的電功率根據P=UI求解．
解答：解：（1）由題意要求可知，電壓從零開始變化，并要多測幾組數據，故只能采用滑動變阻器分壓接法，燈泡的電阻約為100Ω，跟電流表內阻接近，所以用電流表外接法，實物圖連接如圖所示．

（2）由圖象可知，當小燈泡電壓為12V時，電流為98mA，所以小燈泡的額定功率為P=UI=12×0.098W=1.18W
（3）解：根據公式R=知道，圖A表示，燈泡的電阻大小不變；不合題意；
圖B表示燈泡的電阻隨溫度的升高而減小；不合題意；
根據公式R=可知，圖C表示，燈泡的電阻大小不變；不合題意；
圖D表示燈泡的電阻隨溫度的升高而變大；符合題意．
故選D．
（4）由圖象可知，當小燈泡電壓為8.5V時，電流為85mA，此時電阻R兩端的電壓U=15-8.5-0.085×10=5.56V，
所以定值電阻R所消耗的電功率為P=UI=5.56×0.085W=0.48W
故答案為：（1）如圖所示；（2）1.18；（3）D；（4）0.48
點評：本題考查實驗中的儀表選擇及接法的選擇；應注意滑動變阻器分壓及限流接法的區別及應用，同時還應明確內外接法的不同及判斷．