Question

7．某同學(xué)要測出一個電壓約為20V的理想電源電壓（電壓保持不變），可供選用的器材如下：待測電源1個；一只量程為0～3V、0～15V的電壓表，定值電阻 R₀（阻值為 20Ω）1個、滑動變阻器（阻值變化范圍為0～40Ω）1個、標(biāo)準(zhǔn)電阻箱（阻值變化范圍為 0～999.9Ω）1個，單刀單擲開關(guān)若干，導(dǎo)線若干，請從中選擇．適當(dāng)?shù)钠鞑慕M成最簡實驗電路，設(shè)計一個實驗精確測出電源電壓．要求：
（1）在方框中畫出你設(shè)計的實驗電路圖．
（2）寫出實驗步驟及所需測量的物理量．
（3）寫出電源電壓的表達式（用已知量和測量量表 示）．

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，電壓表的測量范圍在電源電壓的三分之一和二分之一之間，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）電路圖如圖所示

（2）①按照電路連接實物電路，電壓表選擇 0-3V 量程，斷開開關(guān)，將電阻箱調(diào)至電阻最大阻值處；
②閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)電阻箱使電壓表的示數(shù)達到或接近滿偏 時記下電阻箱的阻值為 R，讀出電壓表的示數(shù)U₁；
（3）電源電壓為：U=$\frac{{R}_{0}+{R}_{x}}{{R}_{0}}$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．