Question

某工廠裝配車間有一個(gè)阻值恒定的電阻元件R，標(biāo)有“？V  6W”字樣，其中額定電壓值不清，我們可以通過測出該元件的電阻計(jì)算出它的額定電壓值．現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室有以下器材：一組蓄電池、一只電壓表、一個(gè)已知電阻R_o、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，找出該元件的額定電壓值．
（1）請?jiān)诜娇騼?nèi)畫出你設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖（實(shí)驗(yàn)過程中元件不允許拆卸）．
（2）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、連接電路；
B、

閉合S₁、S₂讀出電壓表的示數(shù)為U₁

；
C、

閉合S₁、斷開S₂讀出電壓表的示數(shù)為U₂

；
D、斷開電路，整理器材．
（3）分析與論證：用測得的物理量和已知物理量計(jì)算出元件的電阻R=

U2R0

U1-U2

；額定電壓U_額=

6U2R0 U1-U2

．

Answer 1

分析：（1）因電阻元件與R₀兩端的電壓都需要測，而實(shí)驗(yàn)過程中元件不允許拆卸，所以利用開關(guān)先后測電阻元件與R₀的電壓；
（2）電路中電阻R與R₀串聯(lián)，通過閉合開關(guān)S₁或都閉合時(shí)，先后讀出電壓表的示數(shù)兩次示數(shù)；
（3）無論開關(guān)都閉合時(shí)或只閉合S₁，電阻元件與R₀都是保持串聯(lián)連接在電源上；只是開關(guān)都閉合時(shí)，電壓表的示數(shù)U₁為電阻R和R₀兩端的總電壓，也是電源電壓；只閉合S₁，電壓表的示數(shù)U₂為電阻R兩端的電壓，然后根據(jù)串聯(lián)電路的電流規(guī)律求解．

解答：解：（1）將電阻元件與R₀串聯(lián)，兩個(gè)開關(guān)一個(gè)控制整個(gè)電路，另一個(gè)與R₀并聯(lián)；設(shè)計(jì)電路如圖：
（2）實(shí)驗(yàn)步驟：
A、根據(jù)電路圖連接電路；
B、閉合S₁、S₂讀出電壓表的示數(shù)為U₁；
C、閉合S₁、斷開S₂讀出電壓表的示數(shù)為U₂；
D、斷開電路，整理器材．
故答案為：閉合S₁、S₂讀出電壓表的示數(shù)為U₁；閉合S₁、斷開S₂讀出電壓表的示數(shù)為U₂；
（3）開關(guān)都閉合時(shí)，因電阻元件與R₀串聯(lián)接在電源上，電壓表的示數(shù)U₁為電阻R和R₀兩端的總電壓，也是電源電壓；
只閉合S₁，電壓表的示數(shù)U₂為電阻R兩端的電壓，
∵R與R₀串聯(lián)，通過它們的電流相等，
∴

U1-U2

R0

=

U2

R

，
∴R=

U2R0

U1-U2

，
∵P_額=

U 2 額

R

∴U_額=

P額 R

=

6U2R0 U1-U2

；
故答案為：

U2R0

U1-U2

；

6U2R0 U1-U2

．

點(diǎn)評：本題設(shè)計(jì)思路中的關(guān)鍵：給一個(gè)電阻串聯(lián)上另一個(gè)電阻，因?yàn)榻釉陔娫瓷希�利用串�?lián)的電流特點(diǎn)，測出它們的電壓即可解電阻元件的電流不能直接測量的缺點(diǎn)．