Question

4．有一額定電壓為10V、額定功率在10～15W之間的用電器，小明同學想測定它的額定功率，實驗室的工作人員提供了以下實驗器材供其選用：

直流電源E一個（電動勢為15V，內阻不計）
直流電壓表V₀一個（量程為0～3V，內阻為2kΩ）
直流電流表A₀一個（雙量程0～0.6～3A，內阻不計）
滑動變阻器一個：R_阻（規(guī)格0～15Ω、1.8A）
定值電阻三個：R₁=1kΩ，R₂=2kΩ，R₃=5kΩ
單刀單擲開關1個，導線若干根
（1）小明同學研究以后發(fā)現，電壓表量程不能滿足實驗要求，為完成測量，他將電壓表進行了“改裝”：在電壓表V₀上串聯(lián)一個或幾個電阻，利用分壓關系，以滿足電表偏轉的要求．若“改裝”成量程為12V的電壓表，在三個給定的定值電阻中應選用R₁、R₃，將“改裝”成的電壓表內部結構電路圖畫在圖甲方框中（標注出所用器材的符號）
（2）“改裝”后的電壓表用    表示，選好器材后，他設計了以下三個實驗電路圖，如圖乙所示．你認為有沒有一個合理的電路，如有，請將其還原成實驗原理圖，畫在圖丙方框內；如沒有，請你幫他設計一個合理的電路，并將其畫在圖丙方框內．
（3）若該用電器正常工作時，電流表的指針如圖丁所示，則它的額定功率為12.0W．

Answer 1

分析 （1）根據串聯(lián)電路分壓特點可知，電壓表量程擴大4倍時，對應的電阻也要擴大4倍，即串聯(lián)的電阻為原來的3倍，再根據電阻的串聯(lián)選擇定值電阻．
（2）因直流電流表的內阻不計，根據電流表內接分流判斷電路的正誤和畫出電路圖．
（3）根據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，根據分度值讀出示數，根據P=UI求出它的額定功率．

解答 解：（1）根據串聯(lián)分壓原理，若“改裝”成量程為12V的電壓表，量程擴大到原來的四倍，應該串聯(lián)阻值等于原來內阻3倍的電阻，在三個給定的定值電阻中應選用R₁和R₃，如圖所示：

（2）想測定額定電壓為10V、額定功率在10～15W之間的用電器的額定功率，由于直流電流表內阻不計，電路應該設計成電流表內接限流電路，所以沒有一個合理的電路．新的電路如圖示．

（3）若該用電器正常工作時，電流表的指針如圖丁所示，I=1.20A，則它的額定功率為P=UI=10×1.20W=12.0W．
故答案為：（1）R₁、R₃；（2）沒有；新的電路如圖示；（3）12.0．

點評 本題考查了電壓表的改造和電路圖的設計以及電流表的讀數、電功率的計算，關鍵是知道電壓表的構造和工作原理以及電流表內接限流．