Question

（8分） 有一阻值恒定的電阻元件，額定功率P_額=6W，額定電壓在10V～19V之間．若要正確使用該元件，應先知道其額定電壓．實驗室里有如下器材：一個蓄電池（電壓約為6V）、一個電流表（量程：0～0.6A和0～3A）、一個定值電阻R₀=10Ω，兩個單刀開關、導線若干．請你用上述器材測出該元件的額定電壓．
（1）猜想與假設：根據歐姆定律I=U/R，電功率P=UI，只要我們測出元件電阻的阻值，進而就可計算出其額定電壓．
（2）設計實驗：
a．該元件的額定電流不超過　 　A．為提高測量的精確度，電流表應選量程　   　A．
b．根據實驗器材請把你設計的電路圖畫在方框中．
（3）進行實驗：請按照你設計的電路圖補全以下實驗步驟，并寫出測量的物理量及其對應的符號．
a．連接電路；b．　                     　；c．　                             　；d．斷開開關，整理器材．
（4）用測量的物理量和已知物理量的符號表示出額定電壓：U_額=　               　．

Answer 1

（2）①0.6；0～0.6A；②實驗電路圖如圖所示；

（3）b、閉合S₁，斷開S₂，記下電流表示數I₁；c、閉合S₁和S₂，記下電流表示數I₂；
（4）。

試題分析：（2）①由題意知電阻元件的額定功率為P_額=6W，假設額定電壓最小為U_min=10V，則額定電流最大為I=P_額/U_min=6W/10V=0.6A，所以電流表的量程選0～0.6A；②將電阻元件與R₀并聯，兩個開關一個連在干路上、一個連在其中的一條支路上，電流表測量干路電流，如圖所示。
（3）實驗步驟：b、閉合S₁，斷開S₂，記下電流表示數I₁；則電源電壓為U=I₁R₀。c、閉合S₁和S₂，記下電流表示數I₂；即為干路電流。
（4）只閉合S₁時，僅R₀接入電路，通過R₀的電流為I₁，則電源電壓為U=I₁R₀①；當開關都閉合時，R₀與R₁并聯接在同一電源上，通過R₀的電流不變為I₁，則通過R₁的電流I_R1=I₂﹣I₁，U= I_R1R₁=（I₂﹣I₁）R₁②；由①②得，則。