Question

3．額定電壓為4.8V的小燈泡，功率在6W-8W之間，現(xiàn)要測(cè)定小燈泡的額定功率，有下列題材提供選擇：
A．電壓表V（0～2V，內(nèi)阻1kΩ）
B．電流表A₁（0～0.6A，內(nèi)阻0.6Ω）
C．電流表A₂（0～3A，內(nèi)阻0.2Ω）
D．定值電阻R₁（1kΩ）
E．定值電阻R₂（2kΩ）
F．滑動(dòng)變阻器R₃（5Ω，1A）
G．滑動(dòng)變阻器R₄（10Ω，2A）
H．直流電源E（E=15V，內(nèi)阻不計(jì)）
I．電鍵S，導(dǎo)線若干
（1）選出所需的器材（用序號(hào)表示）：ACEGHI；
（2）圖甲為已經(jīng)畫(huà)出一部分的電路圖，滑動(dòng)變阻器采用限流接法，請(qǐng)將電路圖補(bǔ)充完整；
（3）小燈泡正常工作，電壓表的指針應(yīng)指在1.6V的位置；
（4）小燈泡正常工作時(shí)，電流表的度數(shù)如圖乙所示，那么小燈泡的額定功率為7.2W．

Answer 1

分析 （1）額定電壓為4.8V的小燈泡，電壓表的量程為2V，所以要選擇定值電阻對(duì)電壓表進(jìn)行改裝；額定電壓為4.8V，功率在6W-8W之間，計(jì)算出小燈泡的額定電流的近似值，然后選擇合適的電流表；結(jié)合電路中的電流值，選擇合適的滑動(dòng)變阻器；
（2）計(jì)算出小燈泡的電阻的近似值，然后與電壓表的內(nèi)阻、電流表的內(nèi)阻比較，選擇電流表的內(nèi)接法或外接法；
（3）結(jié)合改裝后的電壓表的量程，計(jì)算出相應(yīng)的電壓表的讀數(shù)；
（4）結(jié)合小燈泡的額定電壓與電流，計(jì)算出小燈泡的電功率．

解答 解：（1）額定電壓為4.8V的小燈泡，電壓表的量程為2V，所以要選擇定值電阻對(duì)電壓表進(jìn)行改裝，使電壓表的量程大于等于4.8V．
電壓表的內(nèi)電阻是1kΩ，需要串聯(lián)的定值電阻為：${R}_{串}=\frac{U-{U}_{V}}{{U}_{V}}•{R}_{V}=\frac{4.8-2}{2}×1=1.4$kΩ，即需要串聯(lián)的定值電阻的電阻值大于等于1.4kΩ，所以要選擇定值電阻E；
小燈泡的額定電流：${I}_{0}=\frac{P}{U}=\frac{8}{4.8}=1.67$A，所以要選擇電流值量程比較大的電流表C和滑動(dòng)變阻器G．
另外要選擇電源H，和電建I．所以選擇的器材有：ACEGHI．
（2）小燈泡的電阻值：$R=\frac{{U}^{2}}{P}=\frac{4．{8}^{2}}{8}=2.88$Ω，該電阻值原小于電壓表的電阻值，所以要選擇電流表外接法，其電路圖如圖；
（3）改裝后電壓表的量程：${U}_{m}=\frac{{R}_{V}+{R}_{2}}{{R}_{V}}•{U}_{V}=\frac{1+2}{1}×2=6$V，當(dāng)小燈泡上的電壓達(dá)到額定電壓4.8V時(shí)，電壓表上的讀數(shù)：$U=\frac{{U}_{V}}{Um}×{U}_{0}=\frac{2}{6}×4.8=1.6$V
（4）電流表的量程是3V，每一小格的示數(shù)是0.1V，所以電流表的讀數(shù)是1.50V，則小燈泡的實(shí)際功率：P=UI=4.8×1.50=7.2W
故答案為：（1）ACEGHI，（2）如圖；（3）1.6；（4）7.2

點(diǎn)評(píng) 該題考查儀器的選擇、電路的選擇以及電流表的讀數(shù)的方法，其中儀表的選擇是電學(xué)實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)，也是電學(xué)實(shí)驗(yàn)考查的重點(diǎn)；器材的選擇首先要保證儀器的安全，其次要使實(shí)驗(yàn)操作盡可能簡(jiǎn)單．