Question

小明家有一电热毯，铭牌上标有“220V，**W”的字样，其中额定功率值不清，40W～60W之间．现在实验室有下列实验器材：
一个蓄电池（电压为6V），一个开关，导线若干．另外，还有可供选择的以下器材：
A、电流表A（量程：0～0.6A，0～3A）．
B、电压表V₁（量程：0～3V，0～15V）．
C、电压表V₂（量程：0～3V，0～15V）．
D、定值电阻R₁（阻值：20Ω）．
E、定值电阻R₂（阻值：500Ω）．
F、滑动变阻器（阻值：0～10Ω）．
G、滑动变阻器（阻值：0～1kΩ）．
请你帮助小明测量出电热毯的额定功率值．
（1）根据你学过的物理知识，只要测量出电热毯的一个物理量

 

，即可计算出它的额定功率值．
（2）为进行较准确的测量，选择的实验器材是

 

（填写器材前面字母序号）．
（3）在空白处画出实验电路图．
（4）根据实验电路，写出测量这个物理量的公式．
（5）设计出实验纪录表格．

Answer 1

分析：（1）知道额定电压，如果再知道电热毯的电阻，就可以求出电热毯的额定功率．
（2）由铭牌上标有“220V，**W”的字样，其中额定功率值不清，在40W～60W之间，根据R= 

U2

P

可计算出电热毯的电阻在1210Ω左右，所以把电热丝接在6V的电源上，电路中的电流很小，测量误差会很大，不能用伏安法测电阻．可以将滑动变阻器和电热毯串联，用两个电压表分别测量其电压，根据串联电路的分压关系求解，这样选择器材有：滑动变阻器G、两个电压表和定值电阻E；
（3）设计电路：将滑动变阻器、定值电阻和电热毯串联，用两个电压表V₁和V₂分别测量定值电阻和电热毯的电压；
（4）根据电路图要测量的物理量有定值电阻的分压U₀和电热毯的分压U_x，根据串联电路的分压关系求解；
（5）记录表格应该有定值电阻的分压U₀、电热毯的分压U_x、电热毯的电阻各一栏，多测量几次求平均值减小误差．

解答：解：（1）知道额定电压，如果再知道电热毯的电阻R_x，电热毯的额定功率：P额=

U 2 额

Rx

；
（2）可以将滑动变阻器和电热毯串联，用两个电压表分别测量其电压，根据串联电路的分压关系求解，这样选择器材有：B、C、E、G；
（3）设计电路：将滑动变阻器、定值电阻和电热毯串联，用两个电压表V₁和V₂分别测量电热毯和定值电阻的电压U_X和U₀；
（4）测出定值电阻的分压U₀和电热毯的分压U_x，
∵I=

U0

R0

=

Ux

Rx

∴Rx=

UxR0

U0

；
（5）实验中需要记录V₁ 和V₂示数，计算R_X、R_X的平均值和额定功率．设计表格如下．

实验次数	V1/V	V2 /V	Rx /Ω	. Rx /Ω	P/W
1
2
3

故答案为：
（1）电阻；
（2）B、C、E、G；
（3）如图所示；
（4）Rx=

UxR0

U0

（5）见表格．

点评：本题需要通过大体计算电热毯的电阻，排除伏安法，利用串联电路的分压关系求解，选择所用仪器设计电路，难度大．