Question

（8分） 有一阻值恒定的电阻元件，额定功率P_额=6W，额定电压在10V～19V之间．若要正确使用该元件，应先知道其额定电压．实验室里有如下器材：一个蓄电池（电压约为6V）、一个电流表（量程：0～0.6A和0～3A）、一个定值电阻R₀=10Ω，两个单刀开关、导线若干．请你用上述器材测出该元件的额定电压．
（1）猜想与假设：根据欧姆定律I=U/R，电功率P=UI，只要我们测出元件电阻的阻值，进而就可计算出其额定电压．
（2）设计实验：
a．该元件的额定电流不超过　 　A．为提高测量的精确度，电流表应选量程　   　A．
b．根据实验器材请把你设计的电路图画在方框中．
（3）进行实验：请按照你设计的电路图补全以下实验步骤，并写出测量的物理量及其对应的符号．
a．连接电路；b．　                     　；c．　                             　；d．断开开关，整理器材．
（4）用测量的物理量和已知物理量的符号表示出额定电压：U_额=　               　．

Answer 1

（2）①0.6；0～0.6A；②实验电路图如图所示；

（3）b、闭合S₁，断开S₂，记下电流表示数I₁；c、闭合S₁和S₂，记下电流表示数I₂；
（4）。

试题分析：（2）①由题意知电阻元件的额定功率为P_额=6W，假设额定电压最小为U_min=10V，则额定电流最大为I=P_额/U_min=6W/10V=0.6A，所以电流表的量程选0～0.6A；②将电阻元件与R₀并联，两个开关一个连在干路上、一个连在其中的一条支路上，电流表测量干路电流，如图所示。
（3）实验步骤：b、闭合S₁，断开S₂，记下电流表示数I₁；则电源电压为U=I₁R₀。c、闭合S₁和S₂，记下电流表示数I₂；即为干路电流。
（4）只闭合S₁时，仅R₀接入电路，通过R₀的电流为I₁，则电源电压为U=I₁R₀①；当开关都闭合时，R₀与R₁并联接在同一电源上，通过R₀的电流不变为I₁，则通过R₁的电流I_R1=I₂﹣I₁，U= I_R1R₁=（I₂﹣I₁）R₁②；由①②得，则。