Question

（2013?佛山一模）某工廠裝備車間有一個(gè)阻值恒定的電阻元件，其上標(biāo)有“1xV  6W”字樣，其中額定電壓值模糊不清，估計(jì)在10V～19V之間，若要正確使用這個(gè)元件，需找出它的額定電壓值．現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室中有以下實(shí)驗(yàn)器材：一個(gè)蓄電池（電壓約為6V），一只電流表（量程：0～0.6A，0～3A），一個(gè)定值電阻R₀，兩個(gè)開關(guān)，導(dǎo)線若干．請你利用上述器材，通過實(shí)驗(yàn)測量，找出此元件的額定電壓值．
（1）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：
①本實(shí)驗(yàn)的依據(jù)是根據(jù)P=

U2

R

，得出U=

PR

．
②在方框畫出你設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖．
（2）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：按照你設(shè)計(jì)的電路圖，補(bǔ)全下列實(shí)驗(yàn)步驟，并寫出實(shí)驗(yàn)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(guān)S₁，測出定值電阻R₀的電流I₀

c．

斷開開關(guān)S₁，閉合開關(guān)S₂，測出通過電阻元件R的電流I

d．?dāng)嚅_電路，整理器材．
（3）寫出該元件額定電壓值的表達(dá)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?qū)�公式進(jìn)行變形，根據(jù)P=

U2

R

，得U=

PR

．
②根據(jù)①中的關(guān)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(zhuǎn)化成測電阻的實(shí)驗(yàn)．
根據(jù)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(lián)．
根據(jù)分析便可畫出電路圖．
（2）在設(shè)計(jì)好電路圖后，首先按照電路圖連接電路，分別閉合開關(guān)，讀出通過兩個(gè)電阻的電流，根據(jù)并聯(lián)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(dá)式，然后代入公式U=

PR

便可得出．

解答：解：（1）①根據(jù)P=

U2

R

，得U=

PR

．
②根據(jù)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(lián)，用電流表分別測出兩條支路上的電流，根據(jù)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(guān)S₁，測出定值電阻的電流I₀；再斷開開關(guān)S₁，閉合開關(guān)S₂，測出通過電阻元件的電流I．
（3）根據(jù)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(guān)S₁，測出定值電阻R₀的電流I₀；c、斷開開關(guān)S₁，閉合開關(guān)S₂，測出通過電阻元件R的電流I；（3）

I0R0P I

．

點(diǎn)評：此題通過測量電阻元件的額定電壓，考查了學(xué)生對公式變形的掌握，同時(shí)考查了學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力．解決此題的關(guān)鍵就是把額定電壓的測量轉(zhuǎn)換為電阻的測量．