Question

小明家里用的电热水器铭牌上标有“220V 5**W"的字样，其中额定功率值“5”后面两位数字模糊不清，他想设计一个实验测出电热水器的额定电功率。学校实验室中准备的器材有：两节干电池，一只滑动变阻器，三个开关，导线若干。另外还有可供选择的以下器材：

A.电流表A₁（量程：0~0.6A，0~3A）     

B.电压表V₁（量程：0~3V，0~15V）

C.定值电阻R₁（阻值为1Ω）     

D.定值电阻R₂（阻值为100Ω）

E.定值电阻R₃（阻值为1000Ω）

若电热水器的电阻R_x保持不变，小明打算利用实验室中的以上器材，设计实验，测量出电热水器的额定功率值。

（一）小明认真思考后，发现不能用“伏安法”来测电热水器的额定功率。他和同学讨论后，发现可以用所学的电学知识进行较准确的测量，这时应选择的实验器材是：两节干电池、一只滑动变阻器、三个开关、导线若干和_________（选填上述“可供选择”的器材前面字母序号即可）；

（二）请在虚线框中画出此时的实验电路图（要求：电路不可重组），写出实验步骤及额定电功率的表达式（已知U₀=220V）。

（1）实验电路图：

（____________）

（2）实验步骤：

（____________________）

（3）小灯泡额定电功率的表达式：P_x=_______________。

Answer

B、D 实验步骤如下：

①按如图所示连接电路图，滑动变阻器滑片移动的阻值阻值最大处；②闭合开关S、S2，调节滑动变阻器，使定值电阻R1两端的电压表示数为U1，此时电路中电流为

I=

③保持滑动变阻器滑片不变，断开开关S2，闭合开关S、S1，记录此时电压表示数为U，此时电热器两端的电压Ux=U-U1，那么根据欧姆定律可得

Rx=

【解析】

[1]由公式可得热水器电阻

由题意可知热水器的功率范围为500W—599W，因此其电阻最大值为

故该热水器的电阻范围为80.8Ω—96.8Ω，约为100Ω，接在3V电压下，电流约为

电流太小，不能使用电流表精确测出电流大小，所以选择电压表，又因为灯泡电阻约100Ω，

所以定值电阻选择100Ω的规格，即选B、D；

(1)[2]电路图如图所示：

(2)[3]实验步骤如下：

①按如图所示连接电路图，滑动变阻器滑片移动的阻值阻值最大处；②闭合开关S、S2，调节滑动变阻器，使定值电阻R1两端的电压表示数为U1，此时电路中电流为

I=

③保持滑动变阻器滑片不变，断开开关S2，闭合开关S、S1，记录此时电压表示数为U，此时电热器两端的电压Ux=U-U1，那么根据欧姆定律可得

Rx=

(2)[4]已知电热器的额定电压为U0=220V，因此