Question

16．有一個(gè)額定電壓為10V、額定功率在10W～15W之間的用電器L（該用電器在電路中可用電阻符號(hào)表示）．為了測(cè)定它的額定功率，現(xiàn)有下面器材可供選用：
A．電動(dòng)勢(shì)為3V、15V、50V的直流電源各一個(gè)（內(nèi)阻均不計(jì)）
B．三種規(guī)格的滑動(dòng)變阻器各一個(gè)，分別是R₁（0～5Ω，3A）、R₂（0～15Ω，2A）、R₃（0～50Ω，1A）
C．量程分別為0～0.6A、0～3A內(nèi)阻可忽略的雙量程直流電流表一只
D．量程為0～3V、內(nèi)阻為2kΩ的直流電壓表一只
E．阻值為r₁=2kΩ、r₂=6kΩ、r₃=20kΩ的定值電阻各一個(gè)（實(shí)驗(yàn)中只能選用一個(gè)）
F．開(kāi)關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干
利用上述儀器，為使測(cè)量盡可能準(zhǔn)確、方便，并使耗電功率最�。�請(qǐng)回答：
（1）應(yīng)該選擇的電源是15V．
（2）應(yīng)該選擇的滑動(dòng)變阻器是R₂．（填序號(hào)）
（3）應(yīng)該選擇的安培表量程是0～3 A．
（4）在如圖1的方框中畫(huà)出測(cè)量電路圖．
（5）測(cè)定該用電器額定功率時(shí)，請(qǐng)?jiān)趫D2上標(biāo)出伏特表指針?biāo)�指位置�?br />（6）若電流表的指針如圖3所示，由此可求得該用電器額定功率P=12.0w．（保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)題意明確用電器的額定電壓，則可選出電源；
（2）先求出用電器的電阻，滑動(dòng)變阻器的電阻應(yīng)與用電器電阻差不多，方便調(diào)節(jié)；
（3）算出用電器的額定電流，再選擇電流表量程；
（4）我們發(fā)現(xiàn)電壓表的量程不符合要求，要擴(kuò)大量程，電壓表串聯(lián)一個(gè)定值電阻，擴(kuò)大量程；因直流電流表的內(nèi)阻不計(jì)，電流表內(nèi)接，使耗電功率最小，采用分流式接法，畫(huà)出電路圖．
（5）根據(jù)用電器的額定電壓和額定功率的大約值確定電流表的為0～3A，根據(jù)分度值讀出示數(shù)，根據(jù)P=UI求出它的額定功率．

解答 解：（1）額定電壓為10V，故應(yīng)用15V的電源供點(diǎn)；
（2）用電器的電阻R=$\frac{{U}^{2}}{P}$，根據(jù)已知條件可知，R在6.7-10Ω，為方便條件，滑動(dòng)變阻器選R₂（規(guī)格為0～15Ω 2A）；
（3）根據(jù)$I=\frac{P}{U}$得，用電器的額定電流約為$\frac{15}{10}$=1.5A，所以電流表選擇0～3A的；
（4）我們發(fā)現(xiàn)電壓表的量程不符合要求，要擴(kuò)大量程，電壓表串聯(lián)一個(gè)定值電阻，擴(kuò)大量程；
電壓表量程應(yīng)擴(kuò)大到15V，所以要串聯(lián)一個(gè)r₂=6kΩ的定值電阻，
因直流電流表的內(nèi)阻不計(jì)，電流表內(nèi)接，使耗電功率最小，采用分流式接法，電路圖如圖所示：
（5）用電器額定電壓為10V，則根據(jù)改裝原理可知，電壓表示數(shù)應(yīng)為2.5V；如圖所示；
（6）根據(jù)圖象讀出電流為1.20A，所以該用電器額定功率P=UI=10×1.20W=12.0W
故答案為：（1）15V；
（2）R₂  
（3）0～3 A
（4）如圖所示
（5）如圖所示
（6）12.0

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電壓表的改造和電路圖的設(shè)計(jì)以及電流表的讀數(shù)、電功率的計(jì)算，關(guān)鍵是知道電壓表的構(gòu)造和工作原理以及電流表內(nèi)接限流．