Question

有一額定電壓為10V、額定功率在10～15W之間的用電器，小李同學(xué)想測定它的額定功率．實(shí)驗(yàn)室的工作人員提供了以下實(shí)驗(yàn)器材供其選用：
A．直流電源E一個(gè)（電動(dòng)勢為15V，內(nèi)阻不計(jì)）
B．直流電壓表V₀一個(gè)（量程為0～3V，內(nèi)阻為2kΩ）
C．直流電流表A₀一個(gè)（雙量程0～0.6～3A，內(nèi)阻約為20Ω和4Ω）
D．滑動(dòng)變阻器一個(gè)：R_阻（規(guī)格0～5Ω、3.8A）
E．定值電阻三個(gè)：R₁=2kΩ，R₂=4kΩ，R₃=6kΩ
F．單刀單擲開關(guān)1個(gè)，導(dǎo)線若干根  
①小李同學(xué)研究以后發(fā)現(xiàn)，電壓表量程不能滿足實(shí)驗(yàn)要求．為完成測量，他將電壓表進(jìn)行了“改裝”：在電壓表V₀上串聯(lián)一個(gè)定值電阻，利用分壓關(guān)系，以滿足電表偏轉(zhuǎn)的要求．在三個(gè)給定的定值電阻中應(yīng)選用

R₃

．（標(biāo)注出所用器材的符號(hào)）
②“改裝”后的電壓表用表示，選好器材后，他設(shè)計(jì)了以下三個(gè)實(shí)驗(yàn)電路圖，如圖甲所示．根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求，電路

B

較為合理．
③若該用電器正常工作時(shí)，電流表的指針如圖乙所示，則它的額定功率為

12

W．（保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析：（1）根據(jù)串聯(lián)電路分壓特點(diǎn)可知，電壓表量程擴(kuò)大4倍時(shí)，對(duì)應(yīng)的電阻也要擴(kuò)大4倍，即串聯(lián)的電阻為原來的3倍，再根據(jù)電阻的串聯(lián)選擇定值電阻．
（2）因直流電流表的內(nèi)阻不計(jì)，根據(jù)電流表內(nèi)接分流判斷電路的正誤和畫出電路圖．
（3）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）根據(jù)串聯(lián)分壓原理，若“改裝”成量程為12V的電壓表，量程擴(kuò)大到原來的4-5倍，應(yīng)該串聯(lián)阻值等于原來內(nèi)阻3-4倍的電阻，若改裝后電壓10V，得：R串=

U

U0 RV

-RV=(

U

U0

-1)RV=(

10

3

-1)×2≈4.7kΩ，所以在三個(gè)給定的定值電阻中應(yīng)選用R₃：
（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(nèi)阻相對(duì)比較大，不能忽略，電路應(yīng)該設(shè)計(jì)成電流表外接；因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器的電阻值只有5Ω，對(duì)電路的限流作用比較小，而使用分壓電路的效果比較好，所以滑動(dòng)變阻器采用分壓接法．所以電路B比較合理．
（3）若該用電器正常工作時(shí)，額定電流的最小值：Imin=

Pmin

U

=

10

10

A=1.0A，所以電流表選擇的是0～3A的檔位，電流表表盤的刻度最小分度為0.1A，當(dāng)電流表的指針如圖丁所示時(shí)，讀數(shù)：I=1.20A，所以則它的額定功率為P=UI=10×1.20W=12W．
故答案為：（1）R₃；（2）B；（3）12

點(diǎn)評(píng)：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．