Question

12．小華要測量一個電源的電壓（電壓保持不變，約為18V），可供選擇的器材如下：待測電源；一個電壓表（量程0～3V）；一個電流表（量程0～100mA）；四個阻值已知的電阻，分別為R₁（10Ω）、R₂（20Ω）、R₃（60Ω）和R₄（80Ω）；一個開關(guān)及若干導(dǎo)線．請合理選擇器材，設(shè)計一個實驗測量電源電壓．要求：
（1）在虛線框內(nèi)畫出設(shè)計的實驗電路圖（電路中的電阻最多選用兩個）；
（2）實驗中所需測量的物理量是電阻R₁兩端電壓U₁；
（3）寫出電源電壓的表達(dá)式（用已知量和測量量表示）U=$\frac{{R}_{1}+{R}_{3}}{{R}_{1}}$U₁．

Answer 1

分析 由題中的條件可知，電壓表的量程小于電源電壓的值，所以必須采用幾個電阻串聯(lián)，分別測電壓的辦法來測量．

解答 解：（1）本題中需要考慮電壓表的量程，電流表的量程，因為電壓表的量程小于電源電壓，因此選用兩個電阻串聯(lián)，而電流表的量程太小，故不選電流表，
設(shè)計的電路圖如下圖，

（2）測量步驟：①按照電路圖連接電路；
②閉合開關(guān)S，讀出電壓表的示數(shù)U₁，
（3）串聯(lián)電路中的電流處處相等，則$\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{3}}$=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$，
則電源電壓的表達(dá)式U=$\frac{{R}_{1}+{R}_{3}}{{R}_{1}}$U₁．
故答案為：（1）電路設(shè)計如圖；（2）電阻R₁兩端電壓U₁；（3）U=$\frac{{R}_{1}+{R}_{3}}{{R}_{1}}$U₁．

點評 本題要求學(xué)生綜合運用電學(xué)知識設(shè)計實驗方案，對學(xué)生的探究能力考查力度比較大，要求在平時學(xué)習(xí)中，多注重這方面的訓(xùn)練．