Question

2．有一個(gè)額定電壓為10V、額定功率在10～15W之間的用電器L（該用電器在電路中可用電阻符號表示），為了測定它的額定功率，現(xiàn)有下面器材可供選用：
A．電動(dòng)勢為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)：R₁（規(guī)格為0～5Ω，3A）、R₂（規(guī)格為0～15Ω，2A）、R₃（規(guī)格為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．開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干

利用上述儀器，為使測量盡可能準(zhǔn)確、方便，并使耗電功率最小，請回答：
①應(yīng)該選擇的滑動(dòng)變阻器是R₂，應(yīng)該選擇的電流表量程是0～3A．
②在圖甲虛線框中畫出測量電路圖．
③若電表的指針如圖乙所示，由此可求得該用電器額定功率P=12.0W（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）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)；
（2）算出用電器的額定電流，再選擇電流表量程；
（3）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，畫出電路圖．
（4）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）；
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；
②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：

③由于用電器電壓為10V，則根據(jù)圖乙中的電流表示數(shù)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：①R₂；0～3A；②如圖所示；③12.0

點(diǎn)評 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．