Question

某同学使用如下器材做“描绘小灯泡的伏  安特性曲线”的实验：
待测小灯泡（额定电压12V，工作时电阻为100Ω左右）；
电源E（电动势为14V）；
电压表V（量程为15V，内阻约为15kΩ）；
电流表A（量程为100mA，内阻约为10Ω）；
滑动变阻器（最大阻值为10Ω）；单刀单掷开关；导线若干．
①请根据所选的实验电路图在实物图上连线．
②该同学描绘的小灯泡的伏安特性曲线如图所示，由图可求得小灯泡的额定功率为P=______W．（结果保留3位有效数字）
③根据小灯泡的伏安特性曲线，可确定小灯泡的功率P与U²和I²的关系，下列示意图中正确的是______．

④将被测小灯泡与一定值电阻R和电源串联成闭合电路．电源的电动势为15V，内阻为10Ω．现用一理想电压表测得小灯泡两端的电压为8.5V，则定值电阻R所消耗的电功率为______W．

Answer

（1）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，从而连接实物图；
（2）根据U-I图象读出电压为12.0V时的电流，根据P=UI求解功率；
（3）从图象可以看出灯泡电阻是在变化的，因为灯丝的电阻随温度的升高而增大，根据这一点对各个选项逐一分析．
（4）根据小灯泡的电压读出电流，则定值电阻R所消耗的电功率根据P=UI求解．
【解析】
（1）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100Ω，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．

（2）由图象可知，当小灯泡电压为12V时，电流为98mA，所以小灯泡的额定功率为P=UI=12×0.098W=1.18W
（3）【解析】
根据公式R=知道，图A表示，灯泡的电阻大小不变；不合题意；
图B表示灯泡的电阻随温度的升高而减小；不合题意；
根据公式R=可知，图C表示，灯泡的电阻大小不变；不合题意；
图D表示灯泡的电阻随温度的升高而变大；符合题意．
故选D．
（4）由图象可知，当小灯泡电压为8.5V时，电流为85mA，此时电阻R两端的电压U=15-8.5-0.085×10=5.56V，
所以定值电阻R所消耗的电功率为P=UI=5.56×0.085W=0.48W
故答案为：（1）如图所示；（2）1.18；（3）D；（4）0.48