Question

15．有一个标有“12V，24W”的灯泡，为了测定它在不同电压下的实际功率，需测定灯泡两端的电压和通过灯泡的电流，现有如下器材：
A．直流电源15V（内阻可不计）
B．直流电流表0～0.6A（内阻约0.5Ω）
C．直流电流表0～3A（内阻约0.1Ω）
D．直流电压表0～3V（内阻约3kΩ）
E．直流电压表0～15V（内阻约15kΩ）
F．滑动变阻器10Ω、5A
G．滑动变阻器1kΩ、3A
（1）实验台上已放置开关、导线若干及灯泡，为了完成实验，需要从上述器材中再选用ACEF （用序号字母表示）．
（2）在答题纸上对应的虚线框内画出最合理的实验原理图．
（3）若测得灯丝电阻R随灯泡两端电压变化关系的图线如图甲所示，由这条曲线可得出：正常发光条件下，灯丝消耗的电功率是23.2W．

（4）若实验中采用了如图乙所示的部分电路，测算出的电功率比灯泡的实际功率偏大（选填“徧大”或“徧小”）．

Answer 1

分析 （1）根据灯泡的额定电压确定电源和电压表的量程，根据额定电流的大小确定电流表的量程，根据灯泡的电阻确定滑动变阻器．
（2）灯泡的电压和电流要从零开始测起，滑动变阻器采用分压式接法．
（3）根据图线，结合根据电压、电阻的大小求出正常发光时灯泡消耗的电功率．
（4）根据灯泡的测量电流、电压与实际电流、电压比较，确定测量的电功率与实际功率的关系．

解答 解：（1）因为灯泡的额定电压为12V，应选择15V的直流电源、0-15V的直流电压表；灯泡的额定电流I=$\frac{P}{U}=\frac{24}{12}A=2A$，则选择0-3A的直流电流表；灯泡的电阻大约为R=$\frac{{U}^{2}}{P}=\frac{1{2}^{2}}{24}=6Ω$，为了便于测量，滑动变阻器选择10Ω、5A．故需选择的器材为：ACEF．
（2）灯泡的电压和电流要从零开始测起，滑动变阻器采用分压式接法．电路图如图所示．
（3）根据图线知，灯泡正常发光时电压为12V，此时电阻R=6.2Ω，则灯泡消耗的电功率P=$\frac{{U}^{2}}{R}=\frac{144}{6.2}W≈23.2W$．
（4）电流表采用外接法，电压测量准确，由于电压表的分流作用，电流的测量值大于实际值，根据P=UI知，测算出的电功率比灯泡的实际功率偏大．
故答案为：（1）ACEF；（2）如图所示；（3）23.2；（4）偏大

点评 解决本题的关键掌握器材选取的原则：精确、安全、可操作，以及知道滑动变阻器分压式和限流式的区别．