Question

小明家有一電熱毯，銘牌上標有“220V，**W”的字樣，其中額定功率值不清，40W～60W之間．現在實驗室有下列實驗器材：
一個蓄電池（電壓為6V），一個開關，導線若干．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）．
請你幫助小明測量出電熱毯的額定功率值．
（1）根據你學過的物理知識，只要測量出電熱毯的一個物理量

 

，即可計算出它的額定功率值．
（2）為進行較準確的測量，選擇的實驗器材是

 

（填寫器材前面字母序號）．
（3）在空白處畫出實驗電路圖．
（4）根據實驗電路，寫出測量這個物理量的公式．
（5）設計出實驗紀錄表格．

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）由銘牌上標有“220V，**W”的字樣，其中額定功率值不清，在40W～60W之間，根據R= 

U2

P

可計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，測量誤差會很大，不能用伏安法測電阻．可以將滑動變阻器和電熱毯串聯，用兩個電壓表分別測量其電壓，根據串聯電路的分壓關系求解，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）設計電路：將滑動變阻器、定值電阻和電熱毯串聯，用兩個電壓表V₁和V₂分別測量定值電阻和電熱毯的電壓；
（4）根據電路圖要測量的物理量有定值電阻的分壓U₀和電熱毯的分壓U_x，根據串聯電路的分壓關系求解；
（5）記錄表格應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）可以將滑動變阻器和電熱毯串聯，用兩個電壓表分別測量其電壓，根據串聯電路的分壓關系求解，這樣選擇器材有：B、C、E、G；
（3）設計電路：將滑動變阻器、定值電阻和電熱毯串聯，用兩個電壓表V₁和V₂分別測量電熱毯和定值電阻的電壓U_X和U₀；
（4）測出定值電阻的分壓U₀和電熱毯的分壓U_x，
∵I=

U0

R0

=

Ux

Rx

∴Rx=

UxR0

U0

；
（5）實驗中需要記錄V₁ 和V₂示數，計算R_X、R_X的平均值和額定功率．設計表格如下．

實驗次數	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）見表格．

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