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），则当灯泡两端电压为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）电表选择本着安全和准确两个原则进行，安全性即不能烧坏电表，准确性要求指针偏转角度大些，即要求在其量程的三分之二左右偏转；
（2）由实验原理可知，该实验要求安培表外接，滑动变阻器分压接法，由此可得实验原理图；
（3）根据图象，得出灯泡两端电压为9.0V时的电流值，可以求出其电阻和功率大小；
（4）根据串联电路特点，结合灯炮的U-I图线，求出此时灯泡两端的电压和电流值，即可正确解答．
【解析】
（1）电表选择本着安全和准确两个原则进行，安全性即不能烧坏电表，准确性要求指针偏转角度大些，即要求在其量程的三分之二左右偏转，该题中灯泡两端的额定电压为12V，因此电压表选B，额定电流为0.5A，因此电流表选择D．
故答案为：B，D．
（2）该实验要求从零开始多取几组数据，因此滑动变阻器采用分压接法，灯泡电阻较小，因此安培表外接，故原理图如下所示：

（3）当灯泡两端电压为9.0V时，由小灯泡的U-I图线可知，此时电流为：I=0.45A；
因此小灯泡的电阻为：；
小灯泡的实际消耗功率：P=UI=9.0V×0.45A=4.05W
故答案为：20Ω，4.05W．
（4）由图可知当电流为I=0.32A时，灯泡电压大约为3.6V，此时电阻电压为：20×0.32=6.4V，此时灯泡和电阻两端电压正好为10V，这说明灯泡工作的电压为3.6V，电流为0.32A，因此电阻消耗的功率为：P=6.4×0.32A=2.05W．
故答案为：2.05．