Question

4．某同學(xué)用電流表和電壓表測(cè)某一電熱器的額定功率（額定電壓已知），他設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路．電源電壓U恒定，滑動(dòng)變阻器電阻最大值為R，電熱器電阻為R_x．
（1）用電流表和電壓表測(cè)功率的原理是P=UI．（用公式表示）
（2）用如圖所示的方法測(cè)功率，要使測(cè)量誤差越小，所選用的電流表的阻值應(yīng)遠(yuǎn)小于（“接近”、“遠(yuǎn)大于”或“遠(yuǎn)小于”） Rx的阻值．
（3）若實(shí)驗(yàn)操作中該同學(xué)發(fā)現(xiàn)不論怎樣調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器P的位置，電壓表的示數(shù)幾乎不發(fā)生改變，且查得電路各處連接無(wú)誤，電路元件完好無(wú)損，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是R_X的阻值遠(yuǎn)大于R的阻值，該同學(xué)認(rèn)為在圖中只需加一根導(dǎo)線，就能使滑片P在滑動(dòng)過(guò)程中明顯的改變電熱器兩端的電壓．請(qǐng)你在圖中畫(huà)出這根導(dǎo)線．

Answer 1

分析 （1）伏安法測(cè)用電器電功率的原理是電功率公式P=UI；
（2）分析電路的連接，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和分壓原理分析；
（3）當(dāng)滑片移動(dòng)到a端時(shí)，電壓表示數(shù)為電源電壓，電壓表的示數(shù)幾乎不發(fā)生改變，即電壓表示數(shù)遠(yuǎn)大于變阻器分得的電壓，根據(jù)分壓原理確定電熱器電阻R_x與滑動(dòng)變阻器最大阻值的關(guān)系；
根據(jù)產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因，由電阻的并聯(lián)規(guī)律和并聯(lián)電路電壓的規(guī)律分析．

解答 解：（1）用電流表和電壓表測(cè)功率的原理是P=UI．
（2）圖中電流表測(cè)通過(guò)R_x的電流，電壓表測(cè)R_x與電流表的總電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，電壓的示數(shù)等于R_x的電壓與電流表電壓之和，要使測(cè)量誤差越小，即電壓表示數(shù)更接近R_x的電壓，根據(jù)分壓原理，故電流表的阻值應(yīng) 遠(yuǎn)小于 Rx的阻值．
（3）調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器P的位置，當(dāng)滑片移動(dòng)到a端時(shí)，電路中只有R_x，電壓表示數(shù)為電源電壓，電壓表的示數(shù)幾乎不發(fā)生改變，即電壓表示數(shù)遠(yuǎn)大于變阻器分得的電壓，根據(jù)分壓原理，這是由于電熱器電阻R_x遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器最大阻值R造成的；
因電熱器電阻R_x遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器最大阻值R，導(dǎo)致表的示數(shù)幾乎不發(fā)生改變；
根據(jù)并聯(lián)電阻的小于其中任一電阻，可將待測(cè)電阻與變阻器滑片以右電阻絲并聯(lián)起來(lái)，將變阻器b端與電路的干路連接起來(lái)，如下所示；

并聯(lián)的電阻接近變阻器滑片以右電阻的大小，電壓表既測(cè)R_x的電壓，又測(cè)變阻器滑片以右電阻的電壓，滑片P在滑動(dòng)過(guò)程中明顯的改變．
故答案為：
（1）P=UI；（2）遠(yuǎn)小于；（3）R_X的阻值遠(yuǎn)大于R的阻值，導(dǎo)線連接如上圖所示．

點(diǎn)評(píng) 本題某一電熱器的額定功率，考查實(shí)驗(yàn)原理、對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)估及改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案的能力，有難度．