Question

19．實驗室有一個電烙鐵，銘牌上標(biāo)有“220V，**W”的字樣，其中額定功率值不清，估計在25W～50W之間．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．電壓表V₁（量程：0～3V，0～15V）．
B．電壓表V₂（量程：0～3V，0～15V）．
C．定值電阻R₁（阻值：20Ω）．
D．定值電阻R₂（阻值：500Ω）．
E．滑動變阻器（阻值：0～10Ω）．
F．滑動變阻器（阻值：0～1kΩ）．
請你設(shè)計方案測量出電烙鐵的額定功率值．
（1）根據(jù)你學(xué)過的物理知識，只要測量出電烙鐵的一個物理量R，即可計算出它的額定功率值．
（2）為進(jìn)行較準(zhǔn)確的測量，選擇的實驗器材是ABDF（填寫器材前面字母序號）．
（3）在答題紙的指定位置畫出實驗電路圖．
（4）根據(jù)實驗電路，寫出測量這個物理量的公式．

Answer 1

分析 （1）已知額定電壓，如果知道電烙鐵的電阻，由電功率公式可以求出其額定功率．
（2）由電功率公式可以求出電烙鐵的電阻，然后根據(jù)該電阻阻值與實驗所給實驗器材根據(jù)實驗原理選擇所需實驗器材．可以將滑動變阻器和電熱毯串聯(lián)，用兩個電壓表分別測量其電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓關(guān)系求解，這樣選擇器材有：滑動變阻器G、兩個電壓表和定值電阻E；
（3）設(shè)計電路：將滑動變阻器、定值電阻和電烙鐵串聯(lián)，用兩個電壓表V₁和V₂分別測量定值電阻和電烙鐵的電壓；
（4）根據(jù)電路圖要測量的物理量有定值電阻的分壓U₀和電烙鐵的分壓U_x，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓關(guān)系求解．

解答 解：（1）已知電烙鐵的額定電壓，如果再知道電烙鐵的電阻R，可以應(yīng)用電功率公式：P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出電烙鐵的電功率．
（2）電烙鐵的電功率約為：25W～50W，由R=$\frac{{U}^{2}}{P}$可知，電烙鐵電阻約為：968歐姆～1936歐姆，電源電壓為6V，沒有電流表，實驗不能用伏安法測出電烙鐵的電阻，可以應(yīng)用串聯(lián)電路特點求出電烙鐵電阻，可以將滑動變阻器和電烙鐵串聯(lián)，用兩個電壓表分別測量其電壓，然后由串聯(lián)電路特點求出電烙鐵電阻，電烙鐵電阻約為：968歐姆～1936歐姆，則定值電阻選D，滑動變阻器應(yīng)選擇F，需要的實驗器材為ABDF．
（3）設(shè)計電路：將滑動變阻器、定值電阻和電烙鐵串聯(lián)，用兩個電壓表V₁和V₂分別測量電烙鐵和定值電阻的電壓U₁和U₂；如圖所示：

（4）測出電烙鐵的分壓U₁和定值電阻的電壓U₂，
串聯(lián)電路電流相等，I=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{\;}}$=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{0}}$，則R=$\frac{{U}_{1}{R}_{0}}{{U}_{2}}$；
故答案為：（1）R；（2）ABDF；（3）如圖所示；（4）R=$\frac{{U}_{1}{R}_{0}}{{U}_{2}}$．

點評 本題需要通過大體計算電熱毯的電阻，排除伏安法，利用串聯(lián)電路的分壓關(guān)系求解，選擇所用儀器設(shè)計電路，難度大