Question

6．某实验小组要用“伏安法”测量一个用电器L的额定功率（额定电压为10V、额定功率在12W～15W之间），实验室有下列器材可供选用：
电源：U₁（电压为3V）    U₂（电压为15V）
电流表：A₁（量程0～0.6A）      A₂（量程0～3A）
电压表：V₁（量程0～3V） V₂（量程0～15V）
滑动变阻器：R₁（阻值范围0～20Ω）    R₂（阻值范围0～200Ω）
开关一个，导线若干
为使测量尽可能准确、方便，请回答：
（1）电源应该选择U₂（填“U₁”或“U₂”）；电流表应该选择A₂（填“A₁”或“A₂”）；电压表应该选择V₂（填“V₁”或“V₂”）；滑动变阻器应该选择R₁（填“R₁”或“R₂”）．
（2）若提供的电流表都坏了，但又找到一个阻值合适的定值电阻R₀，开关若干，请你：（要求电路不可重组）
①画出实验电路图；
②写出实验步骤及所需测量的物理量；
③写出额定功率的表达式（用已知量和测量量表示）．

Answer 1

分析 （1）根据用电器的额定电压选择电源电压；根据用电器的额定电流选择电流表量程；
（2）本题可用伏阻法来测量小灯泡的额定功率，利用串联电路中电流处处相等的特点，让小灯泡与定值电阻R₀、滑动变阻器串联，先调节滑动变阻器的阻值使灯泡的电压为U_L，再用电压表测出此时定值电阻两端的电压，由欧姆定律计算出电路中的电流，再计算灯泡的额定功率．

解答 解：（1）用电器额定电压为10V，故选用的电源为  U₂；电压表量程为0-15V；由公式I=$\frac{P}{U}$可知用电器的额定电流在1A-1.5A之间，故电流表需用0-3A量程，故用A₂；
用电器正常工作是，滑动变阻器两端电压为U'=15V-10V=5V，此时滑动变阻器的电阻为R'=$\frac{U'}{I}$=$\frac{5V}{1A}$=5Ω，故选用R₁；
（2）①将灯泡、电阻R₀、滑动变阻器串联，电压表先与灯泡并联，如图所示：
；
②实验步骤：
a．将电压表并联在L两端，闭合开关后，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数达到U_L；
b．保持滑动变阻器阻值不变，用电压表测量R₀两端电压为U₀．
（3）灯泡的额定电流I=I₀=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$，
则P_L=U_L•I_L=U_L$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$，
故答案为：（1）U₂；A₂；V₂；R₁；（2）见解析．

点评 本题考查了串联电路的电流特点及伏阻法测小灯泡的额定功率．注意要调节滑动变阻器使灯的电压为U_L后，再去测量定值电阻两端的电压，才能求得灯的额定功率．