Question

有一只小灯泡上标有“12V 6W”的字样，现在要用伏安法测量这只灯炮的U-I图线．现有下列器材供选用：
A．电压表（0～6V，内阻约10kΩ）
B．电压表（0～15V，内阻约为25kΩ）
C．电流表（0～0.3A，内阻约2Ω）
D．电流表（0～0.6A，内阻约1Ω）
E．滑动变阻器（10Ω，3A）
F．电源（电动势为15V，内阻较小）
G．开关、导线

（1）实验中所用电压表应选______，电流表应选用______（用序号字母表示）
（2）为使实验误差尽量减小，并要求从零开始多取几组数据，请在虚线框内画出满足实验要求的电路图．
（3）某同学通过实验得到的数据画出了该小灯泡的U-I图线（如图所示），则上灯泡两端电压为9.0V时，小灯泡的电阻是______Ω，电功率是______W．
（4）如果将此小灯泡与一个阻值R=20Ω的电阻串联，并与电动势为10V，内阻不计的电源串成一个回路，则电阻R所消耗的电功率为______W．

Answer

（1）由题目中给出的条件灯泡的功率及额定电压可以选出电流表及电压表；
（2）由实验要求可知本实验中电流表及电压表的示数应从零开始变化，根据分压及限流的接法可得出实验的电路图；
（3）根据U-I图象读出电压为9.0V时的电流，根据欧姆定律求解电阻，根据P=UI求解功率；
（4）在伏安特性曲线图上画出电池的U-I图象．两图线的交点为灯泡的工作电压，工作电流．再根据P=UI求解电阻的功率；
【解析】
（1）因灯泡的额定电压为12V，为保证安全选用的电压表量程应稍大于12V，但不能大太多，量程太大则示数不准确；故只能选用0～15V，内阻约为25kΩ的电压表，故选B；
由P=UI得，灯泡的额定电流I===0.5A；故电流表应选择0～0.6A的量程，故选D；
（2）由题意要求可知，电压从零开始变化，并要多测几组数据，故只能采用滑动变阻器分压接法，灯泡的电阻约为R=Ω，跟电流表内阻接近，所以用电流表外接法，实物图连接如图所示．
（3）根据U-I图象读出电压为9.0V时的电流为0.45A，根据欧姆定律得：R=Ω，P=UI=9×0.45=4.05W；
（4）当灯泡接入电动势为3V、内阻为2.5Ω的电源中时，
由闭合电路欧姆定律E=U+IR得：
U=10-20I
画出U-I图象，与该小灯泡的伏安特性曲线的交点表示该灯泡接入电路中的电压和电流，由图读出通过灯泡电流为0.3A，两端电压为4.0V，
所以电阻两端的电压为U=10-4=6V，通过电阻的电流与灯泡电流相等，所以电阻的功率为P=UI=6×0.3=1.8W．
故答案为：（1）B、D；（2）如图所示；（3）20、4.05；（4）1.8．