Question

15．有一個(gè)標(biāo)有“12V，24W”的燈泡，為了測(cè)定它在不同電壓下的實(shí)際功率，需測(cè)定燈泡兩端的電壓和通過(guò)燈泡的電流，現(xiàn)有如下器材：
A．直流電源15V（內(nèi)阻可不計(jì)）
B．直流電流表0～0.6A（內(nèi)阻約0.5Ω）
C．直流電流表0～3A（內(nèi)阻約0.1Ω）
D．直流電壓表0～3V（內(nèi)阻約3kΩ）
E．直流電壓表0～15V（內(nèi)阻約15kΩ）
F．滑動(dòng)變阻器10Ω、5A
G．滑動(dòng)變阻器1kΩ、3A
（1）實(shí)驗(yàn)臺(tái)上已放置開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)若干及燈泡，為了完成實(shí)驗(yàn)，需要從上述器材中再選用ACEF （用序號(hào)字母表示）．
（2）在答題紙上對(duì)應(yīng)的虛線(xiàn)框內(nèi)畫(huà)出最合理的實(shí)驗(yàn)原理圖．
（3）若測(cè)得燈絲電阻R隨燈泡兩端電壓變化關(guān)系的圖線(xiàn)如圖甲所示，由這條曲線(xiàn)可得出：正常發(fā)光條件下，燈絲消耗的電功率是23.2W．

（4）若實(shí)驗(yàn)中采用了如圖乙所示的部分電路，測(cè)算出的電功率比燈泡的實(shí)際功率偏大（選填“徧大”或“徧小”）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡的額定電壓確定電源和電壓表的量程，根據(jù)額定電流的大小確定電流表的量程，根據(jù)燈泡的電阻確定滑動(dòng)變阻器．
（2）燈泡的電壓和電流要從零開(kāi)始測(cè)起，滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法．
（3）根據(jù)圖線(xiàn)，結(jié)合根據(jù)電壓、電阻的大小求出正常發(fā)光時(shí)燈泡消耗的電功率．
（4）根據(jù)燈泡的測(cè)量電流、電壓與實(shí)際電流、電壓比較，確定測(cè)量的電功率與實(shí)際功率的關(guān)系．

解答 解：（1）因?yàn)闊襞莸念~定電壓為12V，應(yīng)選擇15V的直流電源、0-15V的直流電壓表；燈泡的額定電流I=$\frac{P}{U}=\frac{24}{12}A=2A$，則選擇0-3A的直流電流表；燈泡的電阻大約為R=$\frac{{U}^{2}}{P}=\frac{1{2}^{2}}{24}=6Ω$，為了便于測(cè)量，滑動(dòng)變阻器選擇10Ω、5A．故需選擇的器材為：ACEF．
（2）燈泡的電壓和電流要從零開(kāi)始測(cè)起，滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法．電路圖如圖所示．
（3）根據(jù)圖線(xiàn)知，燈泡正常發(fā)光時(shí)電壓為12V，此時(shí)電阻R=6.2Ω，則燈泡消耗的電功率P=$\frac{{U}^{2}}{R}=\frac{144}{6.2}W≈23.2W$．
（4）電流表采用外接法，電壓測(cè)量準(zhǔn)確，由于電壓表的分流作用，電流的測(cè)量值大于實(shí)際值，根據(jù)P=UI知，測(cè)算出的電功率比燈泡的實(shí)際功率偏大．
故答案為：（1）ACEF；（2）如圖所示；（3）23.2；（4）偏大

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵掌握器材選取的原則：精確、安全、可操作，以及知道滑動(dòng)變阻器分壓式和限流式的區(qū)別．