Question

15．有一個(gè)電熱毯，內(nèi)部主要發(fā)熱元件是電阻絲，銘牌上標(biāo)有“220V，**W”的字樣，其中額定功率值不清楚，大約在40W左右．
實(shí)驗(yàn)室有下列實(shí)驗(yàn)器材：三節(jié)新干電池串聯(lián)的電池組，一個(gè)開關(guān)，導(dǎo)線若干．另有可供選擇的器材有：
A．電流表A（量程：0～0.6A，0～3A）；
B．電壓表V₁（量程：0～3V，0～15V）；
C．電壓表V₂（量程：0～3V，0～15V）；
D．定值電阻R₁（阻值：20Ω）；
E．定值電阻R₂（阻值：1000Ω）；
F．滑動(dòng)變阻器（阻值：0～20Ω）；
G．滑動(dòng)變阻器（阻值：0～1000Ω）．
請測量出電熱毯的額定功率值．（忽略溫度影響）
（1）根據(jù)你學(xué)過的物理知識，只要測量出電熱毯的一個(gè)物理量電阻（選填“電流”或“電阻”），即可計(jì)算出它的額定功率值．
（2）為了較準(zhǔn)確的測量出該物理量，在可供選擇的器材中，應(yīng)挑選：B、C、E、G （填寫器材前面字母序號）．
（3）如圖為某同學(xué)根據(jù)所選器材設(shè)計(jì)的部分電路圖，請你在虛線框中補(bǔ)充完整．
（4）在該實(shí)驗(yàn)，滑動(dòng)變阻器除了保護(hù)電路外，還具有什么作用？答：實(shí)現(xiàn)多次測量取平均值，減小誤差．

Answer 1

分析 （1）知道額定電壓，如果再知道電熱毯的電阻，就可以求出電熱毯的額定功率．
（2）由銘牌上標(biāo)有“220V，**W”的字樣，其中額定功率值不清，在40W左右，根據(jù)R=$\frac{{U}^{2}}{P}$可計(jì)算出電熱毯的電阻在1210Ω左右，所以把電熱絲接在6V的電源上，電路中的電流很小，測量誤差會很大，不能用伏安法測電阻．可以將滑動(dòng)變阻器和電熱毯串聯(lián)，用兩個(gè)電壓表分別測量其電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓關(guān)系求解，這樣選擇器材有：滑動(dòng)變阻器G、兩個(gè)電壓表和定值電阻E；
（3）設(shè)計(jì)電路：將滑動(dòng)變阻器、定值電阻和電熱毯串聯(lián)，用兩個(gè)電壓表V₁和V₂分別測量定值電阻和電熱毯的電壓；
（4）從多次實(shí)驗(yàn)的角度分析即可判斷．

解答 解：（1）知道額定電壓，如果再知道電熱毯的電阻R_x，電熱毯的額定功率：P_額=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{X}}$；
（2）據(jù)分析可知，電熱毯的電阻約1千歐左右，據(jù)串聯(lián)電路的分壓作用，為了讀數(shù)準(zhǔn)確，所以所選的定值電阻的阻值應(yīng)該和它接近，即選擇E電阻；即可以將滑動(dòng)變阻器和電熱毯串聯(lián)，用兩個(gè)電壓表分別測量其電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓關(guān)系求解，這樣選擇器材有：B、C、E、G；
（3）設(shè)計(jì)電路：將滑動(dòng)變阻器、定值電阻和電熱毯串聯(lián)，用兩個(gè)電壓表V₁和V₂分別測量電熱毯和定值電阻的電壓U_X和U₀，如下圖：

（4）據(jù)題意可知，在該實(shí)驗(yàn)，滑動(dòng)變阻器除了保護(hù)電路外，還具實(shí)現(xiàn)多次測量取平均值，減小誤差的作用；
故答案為：（1）電阻；（2）B、C、E、G；（3）答案如圖所示；（4）實(shí)現(xiàn)多次測量取平均值，減小誤差．

點(diǎn)評 本題需要通過大體計(jì)算電熱毯的電阻，排除伏安法，利用串聯(lián)電路的分壓關(guān)系求解，選擇所用儀器設(shè)計(jì)電路，難度大．