Question

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，40W～60W之間．現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室有下列實(shí)驗(yàn)器材：
一個(gè)蓄電池（電壓為6V），一個(gè)開(kāi)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(dòng)變阻器（阻值：0～10Ω）．
G、滑動(dòng)變阻器（阻值：0～1kΩ）．
請(qǐng)你幫助小明測(cè)量出電熱毯的額定功率值．
（1）根據(jù)你學(xué)過(guò)的物理知識(shí)，只要測(cè)量出電熱毯的一個(gè)物理量

 

，即可計(jì)算出它的額定功率值．
（2）為進(jìn)行較準(zhǔn)確的測(cè)量，選擇的實(shí)驗(yàn)器材是

 

（填寫器材前面字母序號(hào)）．
（3）在空白處畫出實(shí)驗(yàn)電路圖．
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路，寫出測(cè)量這個(gè)物理量的公式．
（5）設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)紀(jì)錄表格．

Answer 1

分析：（1）知道額定電壓，如果再知道電熱毯的電阻，就可以求出電熱毯的額定功率．
（2）由銘牌上標(biāo)有“220V，**W”的字樣，其中額定功率值不清，在40W～60W之間，根據(jù)R= 

U2

P

可計(jì)算出電熱毯的電阻在1210Ω左右，所以把電熱絲接在6V的電源上，電路中的電流很小，測(cè)量誤差會(huì)很大，不能用伏安法測(cè)電阻．可以將滑動(dòng)變阻器和電熱毯串聯(lián)，用兩個(gè)電壓表分別測(cè)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(dòng)變阻器G、兩個(gè)電壓表和定值電阻E；
（3）設(shè)計(jì)電路：將滑動(dòng)變阻器、定值電阻和電熱毯串聯(lián)，用兩個(gè)電壓表V₁和V₂分別測(cè)量定值電阻和電熱毯的電壓；
（4）根據(jù)電路圖要測(cè)量的物理量有定值電阻的分壓U₀和電熱毯的分壓U_x，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓關(guān)系求解；
（5）記錄表格應(yīng)該有定值電阻的分壓U₀、電熱毯的分壓U_x、電熱毯的電阻各一欄，多測(cè)量幾次求平均值減小誤差．

解答：解：（1）知道額定電壓，如果再知道電熱毯的電阻R_x，電熱毯的額定功率：P額=

U 2 額

Rx

；
（2）可以將滑動(dòng)變阻器和電熱毯串聯(lián)，用兩個(gè)電壓表分別測(cè)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：B、C、E、G；
（3）設(shè)計(jì)電路：將滑動(dòng)變阻器、定值電阻和電熱毯串聯(lián)，用兩個(gè)電壓表V₁和V₂分別測(cè)量電熱毯和定值電阻的電壓U_X和U₀；
（4）測(cè)出定值電阻的分壓U₀和電熱毯的分壓U_x，
∵I=

U0

R0

=

Ux

Rx

∴Rx=

UxR0

U0

；
（5）實(shí)驗(yàn)中需要記錄V₁ 和V₂示數(shù)，計(jì)算R_X、R_X的平均值和額定功率．設(shè)計(jì)表格如下．

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	V1/V	V2 /V	Rx /Ω	. Rx /Ω	P/W
1
2
3

故答案為：
（1）電阻；
（2）B、C、E、G；
（3）如圖所示；
（4）Rx=

UxR0

U0

（5）見(jiàn)表格．

點(diǎn)評(píng)：本題需要通過(guò)大體計(jì)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(jì)電路，難度大．