Question

10．小明家有一電熱毯，銘牌上標(biāo)有“220V，**W”的字樣，其中額定功率值不清，大約為40W．現(xiàn)在實驗室有下列實驗器材：一個蓄電池（電壓為6V），一個開關(guān)，導(dǎo)線若干．另外，還有可供選擇的以下器材：
A．電流表A（量程：0～0.6A，0～3A）．  B．電壓表V₁（量程：0～3V，0～15V）．
C．電壓表V₂（量程：0～3V，0～15V）．   D．定值電阻R₁（阻值：20Ω）．
E．定值電阻R₂（阻值：500Ω）．F．滑動變阻器（阻值：0～10Ω）．
G．滑動變阻器（阻值：0～1kΩ）．
根據(jù)你學(xué)過的物理知識，只要測量出電熱毯的電阻，即可算出它的額定功率值． 請你幫助小明測量出電熱毯的額定功率值．
（1）通過估算說明不能用伏安法測量電熱毯電阻值的原因．
（2）利用雙伏法較準(zhǔn)確測量時，除電壓表外選擇的實驗器材是EG（填序號）
（3）在如圖方框內(nèi)畫出實驗電路圖．
（4）根據(jù)實驗電路，寫出測量這個物理量的公式R_x=$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}{R}_{2}$．
（5）設(shè)計出實驗記錄表格．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)歐姆定律求出電路中的最大電流，然后電流表的分度值進(jìn)行比較；
（2）用一個電壓表測已知電阻兩端的電壓，然后算出電流，用另一只電壓表測量待測電阻兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出被測電阻的阻值；
（3）使被測電阻與R₂并聯(lián)，電壓表測量已知電阻兩端電壓，據(jù)此設(shè)計電路圖，然后串聯(lián)電路電壓的特點和歐姆定律表示出被測電阻的阻值．
（4）根據(jù)串聯(lián)電路的電壓規(guī)律和歐姆定律求解；
（5）實驗中要多次測量，根據(jù)需要測量的數(shù)據(jù)設(shè)計表格．

解答 解：（1）電熱毯的電阻為：R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{{（220V）}^{2}}{40W}$=1210Ω；電熱毯接入電路中時的電流為：電路中的最大電流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{6V}{1210Ω}$=0.005A＜0.02A，因此無法完成實驗．
（2）為了準(zhǔn)確測量被測電阻的阻值，則利用與被測電阻接近的R₂與被測電阻串聯(lián)，用一只電壓表測量已知電阻兩端電壓，根據(jù)定值電阻兩端電壓表示數(shù)和定值電阻的阻值即可求出電路中電流，再用另一只電壓表測量待測電阻兩端的電壓，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$即可求出被測電阻，為了實現(xiàn)多次測量，電路中應(yīng)接入滑動變阻器，由于待測電阻的阻值較大，故應(yīng)選用阻值最大的滑動變阻器，故選擇的器材有EG；
（3）將電壓表V₁被測電阻并聯(lián)，將電壓表V₂與R₂串聯(lián)；這兩個電阻與滑動變阻器串聯(lián)；電路圖如下圖所示：
；
（4）閉合開關(guān)后，電壓表V₁的示數(shù)為U₁，電壓表V₂的示數(shù)為U₂，則電路中的電流為：I=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{2}}$；則R_x的表達(dá)式：R_x=$\frac{{U}_{1}}{I}$=$\frac{{U}_{1}}{\frac{{U}_{2}}{{R}_{2}}}$=$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}{R}_{2}$．
（5）為了減小誤差，應(yīng)調(diào)節(jié)滑動變阻器，進(jìn)行多次測量，故表格為：

次數(shù)	電壓U1/V	電壓U2/V	R/Ω
1
2
3

故答案為：（1）電路中電阻較大，電流較小，無法讀數(shù)；（2）EG；（3）如圖；（4）R_x=$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}{R}_{2}$；（5）如上表．

點評 本題考查計算電功率所需的物理量，估測電阻和電阻的計算，估測電流，以及測量電阻的步驟．