题目内容
某工厂装配车间有一个阻值恒定的电阻元件R，标有“？V 6W”字样，其中额定电压值不清，我们可以通过测出该元件的电阻计算出它的额定电压值．现在实验室有以下器材：一组蓄电池、一只电压表、一个已知电阻Ro、两个开关、导线若干．请你利用上述器材，通过实验测量，找出该元件的额定电压值．（1）请在方框内画出你设计的实验电路图（实验过程中元件不允许拆卸）．
（2）按照你设计的电路图，补全下列实验步骤：
并写出实验中需要测量的物理量（用字母表示）．
A、连接电路；
B、______；
C、______；
D、断开电路，整理器材．
（3）分析与论证：用测得的物理量和已知物理量计算出元件的电阻R=______；额定电压U额=______
【答案】分析：（1）因电阻元件与R两端的电压都需要测，而实验过程中元件不允许拆卸，所以利用开关先后测电阻元件与R的电压；
（2）电路中电阻R与R串联，通过闭合开关S1或都闭合时，先后读出电压表的示数两次示数；
（3）无论开关都闭合时或只闭合S1，电阻元件与R都是保持串联连接在电源上；只是开关都闭合时，电压表的示数U1为电阻R和R两端的总电压，也是电源电压；只闭合S1，电压表的示数U2为电阻R两端的电压，然后根据串联电路的电流规律求解．
解答：解：（1）将电阻元件与R串联，两个开关一个控制整个电路，另一个与R并联；设计电路如图：
（2）实验步骤：
A、根据电路图连接电路；
B、闭合S1、S2读出电压表的示数为U1；
C、闭合S1、断开S2读出电压表的示数为U2；
D、断开电路，整理器材．
故答案为：闭合S1、S2读出电压表的示数为U1；闭合S1、断开S2读出电压表的示数为U2；
（3）开关都闭合时，因电阻元件与R串联接在电源上，电压表的示数U1为电阻R和R两端的总电压，也是电源电压；
只闭合S1，电压表的示数U2为电阻R两端的电压，
∵R与R串联，通过它们的电流相等，
∴
=
，
∴R=
，
∵P额=
∴U额=
=
；
故答案为：
；
．
点评：本题设计思路中的关键：给一个电阻串联上另一个电阻，因为接在电源上，利用串联的电流特点，测出它们的电压即可解电阻元件的电流不能直接测量的缺点．
（2）电路中电阻R与R串联，通过闭合开关S1或都闭合时，先后读出电压表的示数两次示数；
（3）无论开关都闭合时或只闭合S1，电阻元件与R都是保持串联连接在电源上；只是开关都闭合时，电压表的示数U1为电阻R和R两端的总电压，也是电源电压；只闭合S1，电压表的示数U2为电阻R两端的电压，然后根据串联电路的电流规律求解．
解答：解：（1）将电阻元件与R串联，两个开关一个控制整个电路，另一个与R并联；设计电路如图：
（2）实验步骤：
A、根据电路图连接电路；
B、闭合S1、S2读出电压表的示数为U1；
C、闭合S1、断开S2读出电压表的示数为U2；
D、断开电路，整理器材．
故答案为：闭合S1、S2读出电压表的示数为U1；闭合S1、断开S2读出电压表的示数为U2；
（3）开关都闭合时，因电阻元件与R串联接在电源上，电压表的示数U1为电阻R和R两端的总电压，也是电源电压；
只闭合S1，电压表的示数U2为电阻R两端的电压，
∵R与R串联，通过它们的电流相等，
∴
=
，∴R=
，∵P额=
∴U额=
=
；故答案为：
；
．点评：本题设计思路中的关键：给一个电阻串联上另一个电阻，因为接在电源上，利用串联的电流特点，测出它们的电压即可解电阻元件的电流不能直接测量的缺点．
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