Question

（2013?佛山一模）某工廠裝備車間有一個阻值恒定的電阻元件，其上標有“1xV  6W”字樣，其中額定電壓值模糊不清，估計在10V～19V之間，若要正確使用這個元件，需找出它的額定電壓值．現在實驗室中有以下實驗器材：一個蓄電池（電壓約為6V），一只電流表（量程：0～0.6A，0～3A），一個定值電阻R₀，兩個開關，導線若干．請你利用上述器材，通過實驗測量，找出此元件的額定電壓值．
（1）設計實驗：
①本實驗的依據是根據P=

U2

R

，得出U=

PR

．
②在方框畫出你設計的實驗電路圖．
（2）進行實驗：按照你設計的電路圖，補全下列實驗步驟，并寫出實驗中需要測量的物理量（用字母表示）．
a．

按照電路圖連接電路

b．

閉合開關S₁，測出定值電阻R₀的電流I₀

c．

斷開開關S₁，閉合開關S₂，測出通過電阻元件R的電流I

d．斷開電路，整理器材．
（3）寫出該元件額定電壓值的表達式：

I0R0P I

（元件額定功率6W用字母P_額表示）

Answer 1

分析：（1）①能夠對公式進行變形，根據P=

U2

R

，得U=

PR

．
②根據①中的關系式U=

PR

，若知道元件的額定電功率，只要測出元件的電阻，便可求得元件的額定電壓．此題便轉化成測電阻的實驗．
根據伏安法測電阻的原理，要測出元件的電流和電壓．給出的器材中有電流表，缺少電壓表，可用電流表與定值電阻來代替電壓表并與電阻并聯．
根據分析便可畫出電路圖．
（2）在設計好電路圖后，首先按照電路圖連接電路，分別閉合開關，讀出通過兩個電阻的電流，根據并聯電路的電壓相等，便可求出電阻的阻值．
（3）首先得出電阻的表達式，然后代入公式U=

PR

便可得出．

解答：解：（1）①根據P=

U2

R

，得U=

PR

．
②根據題意，要測出電阻的額定電壓，首先需測出其電阻．
由于缺少電壓表，可將兩電阻并聯，用電流表分別測出兩條支路上的電流，根據電壓相等求得電阻值．
（2）首先按照電路圖連接電路，然后閉合開關S₁，測出定值電阻的電流I₀；再斷開開關S₁，閉合開關S₂，測出通過電阻元件的電流I．
（3）根據電壓相等，
I₀R₀=IR
則R=

I0R0

I

則U=

PR

=

I0R0P I

．
故答案為：（1）①

PR

；②；（2）a、按照電路圖連接電路；b、閉合開關S₁，測出定值電阻R₀的電流I₀；c、斷開開關S₁，閉合開關S₂，測出通過電阻元件R的電流I；（3）

I0R0P I

．

點評：此題通過測量電阻元件的額定電壓，考查了學生對公式變形的掌握，同時考查了學生設計實驗的能力．解決此題的關鍵就是把額定電壓的測量轉換為電阻的測量．