Question

中國機器人農民發明家吳玉祿（被譽為中國的特斯拉）只有小學文化，為了給他的機器人吳老二找一個可充電電池，他在廢品站找到了一個象電池一樣有兩個電極的裝置，上面標有“TNT”等字樣，他高興地拿回去充電，結果差點丟了性命．如果你是他的兒女，為了安全起見，你能給他提出一些建議或幫助嗎？
（1）經上網查找這是只工業電雷管，由電能轉化成熱能而引發爆炸的，利用了電流的熱效應．給你一個多用電表你會選擇

 

（直流電流，直流電壓，電阻）擋來判斷它是否為電池，可保證既安全又方便．
（2）經核實該電雷管全電阻值為6Ω，其中電熱絲阻值為5Ω，引腳線長2m，阻值為1Ω，當通以0.45A電流時約6s鐘爆炸，若吳玉祿用5.4V的電壓給它充電時理論上約

 

s鐘爆炸（危險）．
（3）某興趣小組發揚吳玉祿精神，用伏安法設計了一實際精確測量上述單只電雷管電阻的電路．準備了以下實驗器材：
待測電雷管R_x，炸藥桶（保護作用，防爆破）
電流表A₁：量程0.5A、內阻約0.5Ω
電流表A₂：量程30mA、內阻約30Ω
電壓表V₁：量程30V、內阻約10kΩ
電壓表V₂：量程2V、內阻約3kΩ
滑動變阻器R：0～10Ω     
電阻箱R₀：0～999.9Ω，0.1A
干電池E：電動勢E=1.5V，內阻r約0.1Ω
電鍵S及導線若干，
①請設計一個較合理的電路原理圖，畫在規定方框內，要求通過電雷管的電流不超過27mA，電壓能從零調節，盡可能減小誤差．
②并寫出R_x的計算公式R_x=

 

；說明公式中各物理量的意義：

 

．

Answer 1

分析：了解多用電表電壓檔電流檔以及電阻檔的內部連接結構后作出判斷；
運用焦耳定律求解，產生的熱量相同時會產生爆炸；
電壓能從零調節，則需選用滑動變阻器分壓接法，然后根據電雷管的額定電流判斷需不需要串聯電阻．

解答：解：（1）如果選擇直流電流擋，若被檢測元件是電池，電流表直接接在電源兩端容易將電流表燒壞；如果選擇電阻擋，多用電表內部的電源被接通，若被測元件是電雷管，則會有一定值的電流通過電雷管，有可能會發生爆炸；而選擇電壓擋如果是電池電壓表會有一定讀數，而如果是電雷管則電壓表沒有讀數，安全又可以辨別．所以選擇直流電壓擋．
（2）根據焦耳定律：Q=I²Rt
0.45²×5×6=(

5.4

6

)2×5t
得：t=1.5s
（3）①題目要求電壓能從零調節，所以滑動變阻器選用分壓接法；電雷管電流不能超過27mA，所以需要串聯一個定值電阻或者可以顯示阻值的電阻箱，故電路圖如圖所示．
②根據部分電路的歐姆定律：計算公式為

U

I

-R0，U為電壓表讀數，I為電流表讀數，R₀為電阻箱讀數．
故答案為：（1）直流電壓（2）1.5（3）①如圖 ②

U

I

-R0； U為電壓表讀數，I為電流表讀數，R₀ 電阻箱讀數．

點評：本題考查了多用電表以及伏安法測電阻的靈活應用，源自課本又高于課本，有一定的能力要求．