Question

4．某同學用電流表和電壓表測某一電熱器的額定功率（額定電壓已知），他設(shè)計了如圖所示的實驗電路．電源電壓U恒定，滑動變阻器電阻最大值為R，電熱器電阻為R_x．
（1）用電流表和電壓表測功率的原理是P=UI．（用公式表示）
（2）用如圖所示的方法測功率，要使測量誤差越小，所選用的電流表的阻值應遠小于（“接近”、“遠大于”或“遠小于”） Rx的阻值．
（3）若實驗操作中該同學發(fā)現(xiàn)不論怎樣調(diào)節(jié)滑動變阻器P的位置，電壓表的示數(shù)幾乎不發(fā)生改變，且查得電路各處連接無誤，電路元件完好無損，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是R_X的阻值遠大于R的阻值，該同學認為在圖中只需加一根導線，就能使滑片P在滑動過程中明顯的改變電熱器兩端的電壓．請你在圖中畫出這根導線．

Answer 1

分析 （1）伏安法測用電器電功率的原理是電功率公式P=UI；
（2）分析電路的連接，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和分壓原理分析；
（3）當滑片移動到a端時，電壓表示數(shù)為電源電壓，電壓表的示數(shù)幾乎不發(fā)生改變，即電壓表示數(shù)遠大于變阻器分得的電壓，根據(jù)分壓原理確定電熱器電阻R_x與滑動變阻器最大阻值的關(guān)系；
根據(jù)產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因，由電阻的并聯(lián)規(guī)律和并聯(lián)電路電壓的規(guī)律分析．

解答 解：（1）用電流表和電壓表測功率的原理是P=UI．
（2）圖中電流表測通過R_x的電流，電壓表測R_x與電流表的總電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，電壓的示數(shù)等于R_x的電壓與電流表電壓之和，要使測量誤差越小，即電壓表示數(shù)更接近R_x的電壓，根據(jù)分壓原理，故電流表的阻值應 遠小于 Rx的阻值．
（3）調(diào)節(jié)滑動變阻器P的位置，當滑片移動到a端時，電路中只有R_x，電壓表示數(shù)為電源電壓，電壓表的示數(shù)幾乎不發(fā)生改變，即電壓表示數(shù)遠大于變阻器分得的電壓，根據(jù)分壓原理，這是由于電熱器電阻R_x遠大于滑動變阻器最大阻值R造成的；
因電熱器電阻R_x遠大于滑動變阻器最大阻值R，導致表的示數(shù)幾乎不發(fā)生改變；
根據(jù)并聯(lián)電阻的小于其中任一電阻，可將待測電阻與變阻器滑片以右電阻絲并聯(lián)起來，將變阻器b端與電路的干路連接起來，如下所示；

并聯(lián)的電阻接近變阻器滑片以右電阻的大小，電壓表既測R_x的電壓，又測變阻器滑片以右電阻的電壓，滑片P在滑動過程中明顯的改變．
故答案為：
（1）P=UI；（2）遠小于；（3）R_X的阻值遠大于R的阻值，導線連接如上圖所示．

點評 本題某一電熱器的額定功率，考查實驗原理、對實驗方案的評估及改進實驗方案的能力，有難度．