Question

18．小楓家用的電熱水器銘牌上標(biāo)有“220V 5**W”的字樣，其中額定功率值5后面兩位數(shù)字模糊不清，他想設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)測(cè)出電熱水器的電功率．學(xué)校實(shí)驗(yàn)室中常備器材有：一節(jié)新干電池，一個(gè)滑動(dòng)變阻器，一個(gè)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A₁（量程：0-0.6A，0-3A） B．電流表A₂（量程：0-0.6A，0-3A）
C．電壓表V₁（量程：0-3V，0-15V）  D．電壓表V₂（量程：0-3V，0-15V）
E．定值電阻R₀（阻：1Ω）         F．定值電阻R₀（阻值：100Ω）
G．定值電阻R₀（阻值：1000Ω）
若電熱水器的電阻R_X保持不變，小楓打算利用實(shí)驗(yàn)室中的以上器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，測(cè)量出電熱水器的額定功率值．
（1）小楓認(rèn)真思考后，發(fā)現(xiàn)不能用伏安法來測(cè)電熱水器的額定功率．
①是電熱水器額定電壓為220V，而實(shí)驗(yàn)室提供的電源電壓為1.5V；
②是根據(jù)“220V 5**W”的字樣，若電熱水器功率按550W來估算，大致求出該電熱水器的電阻R_X為88Ω．如果把電阻R_X接入一節(jié)干電池的兩端，電路中通過電阻R_X的電流小于實(shí)驗(yàn)用電流表的最小量程的分度值，所以無法準(zhǔn)確地用上述電流表測(cè)量電流的大�。�
（2）小楓和同學(xué)討論后，發(fā)現(xiàn)可以用所學(xué)的電學(xué)知識(shí)進(jìn)行較準(zhǔn)確的測(cè)量，這時(shí)應(yīng)選擇的實(shí)驗(yàn)器材是：一節(jié)新干電池、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線、C、F（填寫上述器材前面字母序號(hào)）；請(qǐng)?jiān)谔摼�框中畫出此時(shí)的實(shí)驗(yàn)電路圖，電路還要求能實(shí)現(xiàn)多次測(cè)量．

Answer 1

分析 （1）①一節(jié)干電池的電壓為1.5V；
②根據(jù)公式R=$\frac{{U}^{2}}{P}$來計(jì)算電熱水壺的電阻值；
（2）電路中的電流小于電流表的量程，無法測(cè)量，可采用串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)來測(cè)量電阻值，為了能實(shí)現(xiàn)多次測(cè)量，電路中應(yīng)串聯(lián)入滑動(dòng)變阻器．

解答 解：（1）①實(shí)驗(yàn)室中用一節(jié)干電池做電源，所以提供的電源電壓為1.5V；
②由公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$得，熱水器的電阻大約為R_x=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{（220V）^{2}}{550W}$≈88Ω；
（2）由于電流太小，所以只需用電壓表，可將電熱水器的電阻與一個(gè)電阻串聯(lián)，根據(jù)電壓表的示數(shù)、定值電阻的阻值及串聯(lián)電路的特點(diǎn)可求得電熱水壺的電阻值，再根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$計(jì)算電熱水器的額定功率．由于電熱水器的電阻大約為88Ω，所以定值電阻的阻值應(yīng)選擇阻值為100Ω的電阻，將電壓表分別與定值電阻和R_x并聯(lián)，電路如圖所示：
．
故答案為：（1）①1.5V；②88Ω；（2）一節(jié)新干電池、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線、C、F；電路圖見上．

點(diǎn)評(píng) 本題測(cè)用電器功率量的實(shí)驗(yàn)，考查了串聯(lián)電路特點(diǎn)、歐姆定律和電功率公式的應(yīng)用，關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，有一定難度．