Question

6．有一個(gè)標(biāo)有“12V，24W”的燈泡，為了測(cè)定它在不同電壓下的實(shí)際功率，需測(cè)定燈泡兩端的電壓和通過燈泡的電流，現(xiàn)有如下器材：
A．直流電源15V（內(nèi)阻可不計(jì)）
B．直流電流表0～0.6A（內(nèi)阻約0.5Ω）
C．直流電流表0～3A（內(nèi)阻約0.1Ω）
D．直流電壓表0～3V（內(nèi)阻約3kΩ）
E．直流電壓表0～15V（內(nèi)阻約15kΩ）
F．滑動(dòng)變阻器10Ω、5A
G．滑動(dòng)變阻器1kΩ、3A
（1）實(shí)驗(yàn)臺(tái)上已放置開關(guān)、導(dǎo)線若干及燈泡，為了完成實(shí)驗(yàn)，需要從上述器材中再選用ACEF （用序號(hào)字母表示）．
（2）在如圖1的虛線框內(nèi)畫出最合理的實(shí)驗(yàn)原理圖．


（3）若測(cè)得燈絲電阻R隨燈泡兩端電壓變化關(guān)系的圖線如圖2所示，由這條曲線可得出：正常發(fā)光條件下，燈絲消耗的電功率是23.3W．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)伏安法測(cè)燈泡功率的實(shí)驗(yàn)原理選擇實(shí)驗(yàn)器材；
（2）根據(jù)題意確定滑動(dòng)變阻器與電流表的接法，然后作出電路圖．
（3）圖示圖象求出燈泡額定電壓對(duì)應(yīng)的電阻，然后由電功率公式求出其額定功率．

解答 解：（1）應(yīng)用伏安法測(cè)燈泡不同電壓下的功率，需要：電源、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器，燈泡額定電壓為12V，則電壓表選擇E，燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流為：I=$\frac{P}{U}$=$\frac{24W}{12V}$=2A，則電流表選擇C，測(cè)不同電壓下的功率，電壓與電流應(yīng)從零開始變化，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法，為方便實(shí)驗(yàn)操作，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇f，故需要的實(shí)驗(yàn)器材有：ACEF；
（2）由（1）的分析可知，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法，燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{12V}{2A}$=6Ω，電流表內(nèi)阻約為0.1Ω，電壓表內(nèi)阻約為15kΩ，電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于燈泡電阻，電流表應(yīng)采用外接法，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示：

（3）由圖示電路圖可知，燈泡額定電壓12V對(duì)應(yīng)的電阻為6.2Ω，則燈泡正常發(fā)光時(shí)的功率：P=$\frac{{U}^{2}}{R}$=$\frac{1{2}^{2}}{6.2}$≈23.2W；
故答案為：（1）ACEF；（2）電路圖如圖所示；（3）23.2．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)器材選擇、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析；根據(jù)題意確定滑動(dòng)變阻器與電流表的接法是正確設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路的關(guān)鍵，要掌握實(shí)驗(yàn)器材的選擇原