Question

某人從國外帶回一個小型電烙鐵（內部加熱的元件是電阻絲），銘牌上標有“***V，50W”的字樣，其中額定電壓值不清，估計在100V--130V 之間．為了測量出電烙鐵的額定電壓值，根據在初中物理學習的科學方法，通過測量電烙鐵的某一個物理量，可以通過物理公式計算出其額定電壓值．
請填寫：用到的物理公式是

 

（選填：A．I=

U

R

 或B．P=

U2

R

）．測量的物理量是

 

．
現在有下列實驗器材：
兩節舊干電池，兩個開關，帶鱷魚夾的導線若干．另外，還有可供選擇的以下器材：
A．電流表A（量程：0--0.6A，0--3A ）．   B．電壓表V（量程：0--3V，0--15V ）．
C．定值電阻R₁（阻值：5Ω）．             D．定值電阻R₂（阻值：200Ω）．
（1）為進行較準確的測量，選擇的實驗器材是

 

（填寫器材前面字母序號）．
（2）在方框中畫出實驗電路圖．
（3）寫出實驗步驟和每一步驟測量的物理量，并用規定的字母表示測量的物理量．
（4）用測量的物理量和已知物理量寫出表示電烙鐵額定電壓的公式：U=

 

．

Answer 1

分析：（1）已知額定功率，根據公式P=

U2

R

可知，再測出電烙鐵的電阻即可求出電烙鐵的額定電壓；
（2）選用一電壓表測量定值電阻兩端的電壓，定值電阻的阻值不能太小，否則分擔的電壓太小，起不到好的效果；
（3）電烙鐵與定值電阻串聯，一開關與電烙鐵并聯；電壓表測量定值電阻兩端的電壓；另一開關控制整個電路；
（4）閉合開關S₁和S₂，電路中只有電阻R₂；電壓表測量R₂兩端的電壓，即為電源電壓；閉合開關S₁，斷開開關S₂，定值電阻與電烙鐵串聯，電壓表測量R₂兩端的電壓；
（5）根據歐姆定律求出電路電流；再利用串聯電路電壓的規律求出電烙鐵兩端的電壓．

解答：解：根據公式P=

U2

R

可知；只要知道電烙鐵的電阻即可算出電烙鐵的額定電壓；
故答案為：B； 電烙鐵的電阻．
（1）利用電壓表和一個阻值較大的定值電阻即可測出電烙鐵的電阻；
故答案為：B、D．
（2）電路圖如圖所示：R_X與R₂串聯；開關S₂與R_X并聯；電壓表測量R₂兩端的電壓；開關S₁控制整個電路．
（3）測量步驟：①閉合開關S₁和S₂，讀出電壓表的示數U₁；
②閉合開關S₁，斷開開關S₂，讀出電壓表的示數U₂；
（4）閉合開關S₁，斷開開關S₂，定值電阻與電烙鐵串聯；R_X兩端的電壓U_X=U₁-U₂；
此時電路電流I=

U1

R2

；電烙鐵電阻R_X=

U1-U2

U1 R2

；
所以電烙鐵額定電壓U_額=

P額Rx

=

(U1-U2)P額R2 U1

．

點評：本題考查實驗器材的選取、進行實驗的步驟以及根據題意畫出電路圖，關鍵是公式及其變形的靈活運用．