Question

6．有一個標有“12V，24W”的燈泡，為了測定它在不同電壓下的實際功率，需測定燈泡兩端的電壓和通過燈泡的電流，現(xiàn)有如下器材：
A．直流電源15V（內(nèi)阻可不計）
B．直流電流表0～0.6A（內(nèi)阻約0.5Ω）
C．直流電流表0～3A（內(nèi)阻約0.1Ω）
D．直流電壓表0～3V（內(nèi)阻約3kΩ）
E．直流電壓表0～15V（內(nèi)阻約15kΩ）
F．滑動變阻器10Ω、5A
G．滑動變阻器1kΩ、3A
（1）實驗臺上已放置開關、導線若干及燈泡，為了完成實驗，需要從上述器材中再選用ACEF （用序號字母表示）．
（2）在如圖1的虛線框內(nèi)畫出最合理的實驗原理圖．


（3）若測得燈絲電阻R隨燈泡兩端電壓變化關系的圖線如圖2所示，由這條曲線可得出：正常發(fā)光條件下，燈絲消耗的電功率是23.3W．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)伏安法測燈泡功率的實驗原理選擇實驗器材；
（2）根據(jù)題意確定滑動變阻器與電流表的接法，然后作出電路圖．
（3）圖示圖象求出燈泡額定電壓對應的電阻，然后由電功率公式求出其額定功率．

解答 解：（1）應用伏安法測燈泡不同電壓下的功率，需要：電源、電壓表、電流表、滑動變阻器，燈泡額定電壓為12V，則電壓表選擇E，燈泡正常發(fā)光時的電流為：I=$\frac{P}{U}$=$\frac{24W}{12V}$=2A，則電流表選擇C，測不同電壓下的功率，電壓與電流應從零開始變化，滑動變阻器應采用分壓接法，為方便實驗操作，滑動變阻器應選擇f，故需要的實驗器材有：ACEF；
（2）由（1）的分析可知，滑動變阻器應采用分壓接法，燈泡正常發(fā)光時的電阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{12V}{2A}$=6Ω，電流表內(nèi)阻約為0.1Ω，電壓表內(nèi)阻約為15kΩ，電壓表內(nèi)阻遠大于燈泡電阻，電流表應采用外接法，實驗電路圖如圖所示：

（3）由圖示電路圖可知，燈泡額定電壓12V對應的電阻為6.2Ω，則燈泡正常發(fā)光時的功率：P=$\frac{{U}^{2}}{R}$=$\frac{1{2}^{2}}{6.2}$≈23.2W；
故答案為：（1）ACEF；（2）電路圖如圖所示；（3）23.2．

點評 本題考查了實驗器材選擇、設計實驗電路圖、實驗數(shù)據(jù)分析；根據(jù)題意確定滑動變阻器與電流表的接法是正確設計實驗電路的關鍵，要掌握實驗器材的選擇原