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5.某實驗興趣小組要測量一個用電器L的額定功率(額定電壓為10V、額定功率在12W~15W之間),測量電路采用限流式接法,部分導線已經接好(如圖所示).實驗室有下列器材可供選用:
直流電源:E1(電動勢為3V,內阻很小)
E2(電動勢為15V,內阻很。
直流電流表:A1(量程0~0.6A,內阻約為0.5Ω)
A2(量程0~3A,內阻約為0.1Ω)
直流電壓表:V(量程為3V,內阻為3kΩ)
滑動變阻器:R1(阻值范圍0~20Ω)
R2(阻值范圍0~200Ω)
定值電阻:R3=3kΩ、R4=9kΩ、R5=25kΩ
開關一個,導線若干
為使測量盡可能準確、方便,請回答:
(1)電源應選擇E2(填“E1”或“E2”);
(2)電流表應選擇A2(填“A1”或“A2”);
(3)滑動變阻器應選擇R1(填“R1”或“R2”);
(4)由于電壓表的量程不夠大,要選用一個定值電阻進行改裝.應選擇的定值電阻為R4,(填“R3”、“R4”或“R5”);
(5)在圖中用筆畫線代替導線連接好測量電路的剩余部分.

分析 (1)測量一個額定電壓為10V的用電器L的額定功率,需要一個電動勢至少為10V的電源.
(2)根據用電器正常工作時的電流確定電流表量程:既要在正常的工作范圍內,又要使指針的偏轉角盡量在$\frac{1}{4}$~$\frac{3}{4}$之間.
(3)根據串聯電路特點及歐姆定律,求出用電器正常工作時,滑動變阻器接入電路的阻值,根據該阻值選擇滑動變阻器的規格.
(4)電壓表的量程是3V,要給它串聯一個電阻,擴大它的量程至少是10V.要根據串聯電路的分壓原理,計算出擴大量程需要的電阻值,然后選擇合適的定值電阻.

解答 解:(1)測量一個額定電壓為10V的用電器L的額定功率,需要一個電動勢至少為10V的電源.所以不能選擇電動勢為3V 的電源,要選擇電動勢為15V的電源E2
(2)用電器正常工作時的電流:確定電流表量程I=$\frac{P}{U}$=$\frac{15}{10}$A=1.5A,所以要選擇量程大于1.5A的電流表A2
(3)用電器正常工作時的電阻值約:R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{1{0}^{2}}{15}$≈7Ω,此時最大電阻為20Ω的滑動變阻器便能夠起到很好的分壓效果,最大電阻是200Ω的滑動變阻器使用起來的效率較低,調節的效果也不太好.所以要選擇最大電阻值為20Ω的滑動變阻器R1
(4)電壓表的量程是3V,要擴大它的量程至少到10V,此時分壓電阻上的電壓為:U=10V-3V=7V
根據串聯電路的分壓原理:$\frac{U}{{U}_{分}}$=$\frac{{R}_{V}}{{R}_{串}}$,所以:R=$\frac{{U}_{串}}{U}$•RV=$\frac{7}{3}$•3kΩ=7kΩ
所以需要給電壓表串聯一個至少7kΩ的定值電阻(太大也不好,定值電阻太大則量程太大,讀數的效果不好.)所以9kΩ的定值電阻很合適.
(5)由于用電器的電阻值約7Ω,屬于小電阻,所以電流表要使用外接法.根據以上的選擇,即可得出對應的電路結構連接實物圖如圖所示.
故答案為:(1)E2;(2)A2;(3)R1; (4)R4:(5)如圖所示

點評 本題考查了電流表、電源和滑動變阻器的選擇、連接電路圖等問題,是實驗的?紗栴};連接電路圖時,注意電表量程的選擇,注意電壓表正負接線柱不要接反接.

練習冊系列答案
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A.交變電流的頻率為50 Hz
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A.輸人電壓為正弦交變電壓,其周期T=O.02s
B.電壓表的示數為100V,電流表的示數為1OA
C.電壓表的示數為I00在v,電流表的示數為1O$\sqrt{2}$A
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B.當m到達最高點時,M的加速度為g
C.當m速度最大時,彈簧的形變最為$\frac{Mg}{k}$
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