Question

某同學(xué)使用如下器材做“描繪小燈泡的伏  安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)：
待測(cè)小燈泡（額定電壓12V，工作時(shí)電阻為100Ω左右）；
電源E（電動(dòng)勢(shì)為14V）；
電壓表V（量程為15V，內(nèi)阻約為15kΩ）；
電流表A（量程為100mA，內(nèi)阻約為10Ω）；
滑動(dòng)變阻器（最大阻值為10Ω）；單刀單擲開關(guān)；導(dǎo)線若干．
①請(qǐng)根據(jù)所選的實(shí)驗(yàn)電路圖在實(shí)物圖上連線．
②該同學(xué)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=

1.18

W．（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）
③根據(jù)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(guān)系，下列示意圖中正確的是

D

．

④將被測(cè)小燈泡與一定值電阻R和電源串聯(lián)成閉合電路．電源的電動(dòng)勢(shì)為15V，內(nèi)阻為10Ω．現(xiàn)用一理想電壓表測(cè)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

0.48

W．

Answer 1

分析：（1）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，從而連接實(shí)物圖；
（2）根據(jù)U-I圖象讀出電壓為12.0V時(shí)的電流，根據(jù)P=UI求解功率；
（3）從圖象可以看出燈泡電阻是在變化的，因?yàn)闊艚z的電阻隨溫度的升高而增大，根據(jù)這一點(diǎn)對(duì)各個(gè)選項(xiàng)逐一分析．
（4）根據(jù)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(jù)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(cè)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100Ω，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．

（2）由圖象可知，當(dāng)小燈泡電壓為12V時(shí)，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(jù)公式R=

U2

P

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(jù)公式R=

P

I2

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(dāng)小燈泡電壓為8.5V時(shí)，電流為85mA，此時(shí)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(diǎn)評(píng)：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．