Question

1．為了測定一個額定電壓為10V、額定功率在10～15W之間的燈泡的額定功率，實驗室提供了以下實驗器材供其選用：
直流電源 （E=15V，r=0），直流電壓表V₀（量程V_m=12V，R_V=8kΩ），直流電流表A₀（雙量程0～0.6～3A，R_A=0），滑動變阻器R_p（規(guī)格0～15Ω、2.0A），開關(guān)，導(dǎo)線若干根

（1）圖甲為學(xué)生在實驗室里設(shè)計的四個實驗電路圖，其中合理、正確的實物連線圖是A，在實際操作中，電流表應(yīng)選用的量程是3A
（2）根據(jù)圖乙繪出的I-U圖線，估算該燈泡的額定功率是13.9W，該小燈泡消耗電功率P與外加電壓U²的關(guān)系符合圖丙中的C．

Answer 1

分析 本題（1）應(yīng)根據(jù)燈泡的最大額定電流來選擇電流表量程，根據(jù)燈泡電阻滿足$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}＞\frac{{R}_{x}^{\;}}{{R}_{A}^{\;}}$可知電流表應(yīng)用外接法，通過求出電路中需要的最大電阻可知變阻器可以采用限流式接法；題（2）根據(jù)I-U圖象讀出相應(yīng)的電流即可求出燈泡的功率，根據(jù)P=$\frac{{U}_{\;}^{2}}{R}$可知P-${U}_{\;}^{2}$圖象的斜率（圖線的點與原點連線的斜率）應(yīng)逐漸減小即可求解．

解答 解：（1）根據(jù)P=$\frac{{U}_{\;}^{2}}{R}$可求出小燈泡的最大電阻為${R}_{max}^{\;}$=$\frac{{U}_{\;}^{2}}{P}$=$\frac{100}{10}Ω=10Ω$，顯然滿足$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}＞\frac{{R}_{x}^{\;}}{{R}_{A}^{\;}}$，所以電流表應(yīng)用外接法；
根據(jù)通過燈泡的最大額定電流${I}_{max}^{\;}$=$\frac{P}{U}$=$\frac{P}{U}$$\frac{15}{10}A$=1.5A可知電流表應(yīng)選擇的量程是3A；
根據(jù)閉合電路歐姆定律可求出電路中需要的最大電阻應(yīng)為${R}_{max}^{\;}$=$\frac{E}{{\frac{1}{3}I}_{A}^{\;}}$=$\frac{15}{\frac{1}{3}×3}Ω$=15Ω，所以變阻器應(yīng)采用限流式接法，即電路應(yīng)是外接限流電路，故合理的連線圖是A；
（2）在圖乙的I-U圖象中讀出U=10V時對應(yīng)的電流為I=1.39A，所以燈泡的額定功率為P=UI=13.9W；
根據(jù)P=$\frac{{U}_{\;}^{2}}{R}$=$\frac{1}{R}{•U}_{\;}^{2}$可知，圖線上的點與原點連線的斜率倒數(shù)等于燈泡對應(yīng)的電阻，由于燈泡的電阻隨溫度升高而增大，所以P-${U}_{\;}^{2}$圖象各點與原點連線斜率應(yīng)逐漸減小，所以P-${U}_{\;}^{2}$圖象符合丙圖中的C；
故答案為：（1）A，3；（2）13.9；C

點評 應(yīng)明確：①應(yīng)根據(jù)待測電阻的額定電流來選擇電流表量程；②當(dāng)涉及到“伏安法”時，若滿足$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}＞\frac{{R}_{x}^{\;}}{{R}_{A}^{\;}}$時，電流表應(yīng)用外接法，滿足$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}＜\frac{{R}_{x}^{\;}}{{R}_{A}^{\;}}$時，電流表應(yīng)用內(nèi)接法；③當(dāng)變阻器的全電阻滿足電路需要的最大電阻要求時，變阻器應(yīng)采用限流式接法．