Question

15．有一個標有“12V，24W”的燈泡，為了測定它在不同電壓下的實際功率，需測定燈泡兩端的電壓和通過燈泡的電流，現(xiàn)有如下器材：
A．直流電源15V（內(nèi)阻可不計）
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．滑動變阻器10Ω、5A
G．滑動變阻器1kΩ、3A
（1）實驗臺上已放置開關(guān)、導(dǎo)線若干及燈泡，為了完成實驗，需要從上述器材中再選用ACEF （用序號字母表示）．
（2）在答題紙上對應(yīng)的虛線框內(nèi)畫出最合理的實驗原理圖．
（3）若測得燈絲電阻R隨燈泡兩端電壓變化關(guān)系的圖線如圖甲所示，由這條曲線可得出：正常發(fā)光條件下，燈絲消耗的電功率是23.2W．

（4）若實驗中采用了如圖乙所示的部分電路，測算出的電功率比燈泡的實際功率偏大（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變阻器．
（2）燈泡的電壓和電流要從零開始測起，滑動變阻器采用分壓式接法．
（3）根據(jù)圖線，結(jié)合根據(jù)電壓、電阻的大小求出正常發(fā)光時燈泡消耗的電功率．
（4）根據(jù)燈泡的測量電流、電壓與實際電流、電壓比較，確定測量的電功率與實際功率的關(guān)系．

解答 解：（1）因為燈泡的額定電壓為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=$\frac{{U}^{2}}{P}=\frac{1{2}^{2}}{24}=6Ω$，為了便于測量，滑動變阻器選擇10Ω、5A．故需選擇的器材為：ACEF．
（2）燈泡的電壓和電流要從零開始測起，滑動變阻器采用分壓式接法．電路圖如圖所示．
（3）根據(jù)圖線知，燈泡正常發(fā)光時電壓為12V，此時電阻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，電壓測量準確，由于電壓表的分流作用，電流的測量值大于實際值，根據(jù)P=UI知，測算出的電功率比燈泡的實際功率偏大．
故答案為：（1）ACEF；（2）如圖所示；（3）23.2；（4）偏大

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