题目内容

16．某研究性学习小组为探究小灯泡的伏安特性曲线，设计并完成了有关的实验，以下是实验中可供选用的器材．
A．待测小灯泡（额定功率6W，额定电流0.5A）
B．电流表（量程0～0.6A，内阻0.01Ω）
C．电压表（量程0～3V，内阻约5kΩ）
D．电压表（量程0～15V，内阻约15kΩ）
E．滑动变阻器（最大阻值50Ω）
F．滑动变阻器（最大阻值1kΩ）
G．直流电源（电动势15V，内阻可忽略）
H．开关一个，导线若干．

实验中调节滑动变阻器，小灯泡两端电压可以从零至额定电压范围内变化，从而测出小灯泡在不同电压下的电流．
（1）请在实物图中用笔画线代替导线将电路图补充完整．
（2）实验中为较准确测量、方便调节，电压表应选用D，滑动变阻器应选用E（填写仪器序号）．
（3）当小灯泡两端所加电压为10V时，其灯丝电阻值约为25Ω（保留两位有效数字）．
（4）如果将该小灯泡直接接到电动势为6V、内阻为12Ω的电源两端．此时小灯泡的电功率约为0.75W （保留两位有效数字）．

分析 （1）描绘灯泡电阻随电压的变化关系，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，根据灯泡电阻与电表内阻的关系确定电流表的接法．
（2）根据功率可求得额定电压，则可以确定电压表，根据滑动变阻器分压接法可确定电流表；
（3）根据图象可得出电压为10V时的电流，再由欧姆定律可求得电阻值；
（4）在I-U图象中作出电源的伏安特性曲线，则两图象的交点为灯泡的工作点，则可知实际功率．

解答 解：（1）小灯泡两端电压可以从零至额定电压范围内变化，滑动变阻器应用分压式接法，又小灯泡电阻远小于电压表内阻，电流表应用外接法接法，则可明确实物图如图所示；

（2）根据小灯泡规格“6W，0.5A”可知，额定电压U=$\frac{6}{0.5}$=12V．所以电压表应选D；为方便实验操作，滑动变阻器应选E．
（3）由图示图象可知，灯泡两端电压为10V时，通过灯泡的电流为0.4A，则灯泡电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{10}{0.4}$=25Ω
（4）在灯泡的伏安特性曲线中作出电源的伏安特性曲线，则两图的交点为电灯泡的工作点，则由图可知灯泡的电压为3.6V，电流为0.22A；则功率P=UI=3.6×0.22=0.79W；
故答案为：（1）电路图如图所示；（2）D，E；（3）25；（4）0.79

点评 电学实验离不开变阻器，当要求电流和电压从零调时变阻器应用分压式接法；当待测电阻阻值远小于电压表内阻时，电流表应用外接法接法．

练习册系列答案
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D．v1与v2方向相反，a1与a2方向相同，a1＞a2
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