問題詳情:
小明家裏用的電熱水器銘牌上標有“220V 5**W"的字樣,其中額定功率值“5”後面兩位數字模糊不清,他想設計一個實驗測出電熱水器的額定電功率。學校實驗室中準備的器材有:兩節乾電池,一隻滑動變阻器,三個開關,導線若干。另外還有可供選擇的以下器材:
A.電流表A1(量程:0~0.6A,0~3A)
B.電壓表V1(量程:0~3V,0~15V)
C.定值電阻R1(阻值為1Ω)
D.定值電阻R2(阻值為100Ω)
E.定值電阻R3(阻值為1000Ω)
若電熱水器的電阻Rx保持不變,小明打算利用實驗室中的以上器材,設計實驗,測量出電熱水器的額定功率值。
(一)小明認真思考後,發現不能用“伏安法”來測電熱水器的額定功率。他和同學討論後,發現可以用所學的電學知識進行較準確的測量,這時應選擇的實驗器材是:兩節乾電池、一隻滑動變阻器、三個開關、導線若干和_________(選填上述“可供選擇”的器材前面字母序號即可);
(二)請在虛線框中畫出此時的實驗電路圖(要求:電路不可重組),寫出實驗步驟及額定電功率的表達式(已知U0=220V)。
(1)實驗電路圖:
( )
(2)實驗步驟:
( )
(3)小燈泡額定電功率的表達式:Px=_______________。
【回答】
(1). B、D (2). (3). 實驗步驟如下:
①按如圖所示連接電路圖,滑動變阻器滑片移動的阻值阻值最大處;②閉合開關S、S2,調節滑動變阻器,使定值電阻R1兩端的電壓表示數為U1,此時電路中電流為
I=
③保持滑動變阻器滑片不變,斷開開關S2,閉合開關S、S1,記錄此時電壓表示數為U,此時電熱器兩端的電壓Ux=U-U1,那麼根據歐姆定律可得
Rx= (4).
【解析】
【詳解】[1]由公式可得熱水器電阻
由題意可知熱水器的功率範圍為500W—599W,因此其電阻最大值為
故該熱水器的電阻範圍為80.8Ω—96.8Ω,約為100Ω,接在3V電壓下,電流約為
電流太小,不能使用電流表精確測出電流大小,所以選擇電壓表,又因為燈泡電阻約100Ω,
所以定值電阻選擇100Ω的規格,即選B、D;
(1)[2]電路圖如圖所示:
(2)[3]實驗步驟如下:
①按如圖所示連接電路圖,滑動變阻器滑片移動的阻值阻值最大處;②閉合開關S、S2,調節滑動變阻器,使定值電阻R1兩端的電壓表示數為U1,此時電路中電流為
I=
③保持滑動變阻器滑片不變,斷開開關S2,閉合開關S、S1,記錄此時電壓表示數為U,此時電熱器兩端的電壓Ux=U-U1,那麼根據歐姆定律可得
Rx=
(2)[4]已知電熱器的額定電壓為U0=220V,因此
知識點:測量小燈泡的電功率
題型:實驗,探究題