Question

6．某實驗小組要用“伏安法”測量一個用電器L的額定功率（額定電壓為10V、額定功率在12W～15W之間），實驗室有下列器材可供選用：
電源：U₁（電壓為3V）    U₂（電壓為15V）
電流表：A₁（量程0～0.6A）      A₂（量程0～3A）
電壓表：V₁（量程0～3V） V₂（量程0～15V）
滑動變阻器：R₁（阻值范圍0～20Ω）    R₂（阻值范圍0～200Ω）
開關(guān)一個，導(dǎo)線若干
為使測量盡可能準確、方便，請回答：
（1）電源應(yīng)該選擇U₂（填“U₁”或“U₂”）；電流表應(yīng)該選擇A₂（填“A₁”或“A₂”）；電壓表應(yīng)該選擇V₂（填“V₁”或“V₂”）；滑動變阻器應(yīng)該選擇R₁（填“R₁”或“R₂”）．
（2）若提供的電流表都壞了，但又找到一個阻值合適的定值電阻R₀，開關(guān)若干，請你：（要求電路不可重組）
①畫出實驗電路圖；
②寫出實驗步驟及所需測量的物理量；
③寫出額定功率的表達式（用已知量和測量量表示）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)用電器的額定電壓選擇電源電壓；根據(jù)用電器的額定電流選擇電流表量程；
（2）本題可用伏阻法來測量小燈泡的額定功率，利用串聯(lián)電路中電流處處相等的特點，讓小燈泡與定值電阻R₀、滑動變阻器串聯(lián)，先調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值使燈泡的電壓為U_L，再用電壓表測出此時定值電阻兩端的電壓，由歐姆定律計算出電路中的電流，再計算燈泡的額定功率．

解答 解：（1）用電器額定電壓為10V，故選用的電源為  U₂；電壓表量程為0-15V；由公式I=$\frac{P}{U}$可知用電器的額定電流在1A-1.5A之間，故電流表需用0-3A量程，故用A₂；
用電器正常工作是，滑動變阻器兩端電壓為U'=15V-10V=5V，此時滑動變阻器的電阻為R'=$\frac{U'}{I}$=$\frac{5V}{1A}$=5Ω，故選用R₁；
（2）①將燈泡、電阻R₀、滑動變阻器串聯(lián)，電壓表先與燈泡并聯(lián)，如圖所示：
；
②實驗步驟：
a．將電壓表并聯(lián)在L兩端，閉合開關(guān)后，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，使電壓表示數(shù)達到U_L；
b．保持滑動變阻器阻值不變，用電壓表測量R₀兩端電壓為U₀．
（3）燈泡的額定電流I=I₀=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$，
則P_L=U_L•I_L=U_L$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$，
故答案為：（1）U₂；A₂；V₂；R₁；（2）見解析．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的電流特點及伏阻法測小燈泡的額定功率．注意要調(diào)節(jié)滑動變阻器使燈的電壓為U_L后，再去測量定值電阻兩端的電壓，才能求得燈的額定功率．