Question

19．有一個低壓電源電壓在30V-36V之間，現(xiàn)要測出電源電壓，但手邊只有0-15V量程的電壓表，還有10Ω、15Ω、20Ω、30Ω、500Ω的電阻各一個，開關(guān)一個，導(dǎo)線若干．請選用上述器材測出電源電壓．
（1）在方框中畫出設(shè)計(jì)電路圖；
（2）寫出簡要的實(shí)驗(yàn)步驟；
（3）寫出電源電壓最后表達(dá)式．

Answer 1

分析 （1）由題中的條件可知，電壓表的量程小于電源電壓的值，根據(jù)串聯(lián)電路的電阻分壓特點(diǎn)可知可以采用幾個電阻串聯(lián)；
（2）根據(jù)設(shè)計(jì)的要求分析實(shí)驗(yàn)步驟；
（3）先用電壓表測出最小電阻兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出電路中的電流，再根據(jù)電阻的串聯(lián)特點(diǎn)和歐姆定律得出電源電壓的表達(dá)式．

解答 解：（1）當(dāng)選用20Ω、30Ω電阻串聯(lián)，取電源電壓為36V時，20Ω電阻分擔(dān)的電壓為$\frac{20Ω}{20Ω+30Ω}$×36V=14.4V＜15V，所以設(shè)計(jì)的電路圖如下圖所示：

（2）實(shí)驗(yàn)步驟：
①選用20Ω、30Ω電阻串聯(lián)，將電壓表與20Ω的電阻并聯(lián)；
②閉合開關(guān)，讀出電壓表的示數(shù)U₁；
（3）電路中的電流I=I₁=$\frac{{U}_{1}}{20Ω}$，
所以由歐姆定律和串聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)可知：電源的電壓U_總=I（20Ω+30Ω）=$\frac{{U}_{1}}{20Ω}$×50Ω=2.5U₁．
答：（1）如上圖；
（2）①選用20Ω、30Ω電阻串聯(lián)，將電壓表與20Ω的電阻并聯(lián)；
②閉合開關(guān)，讀出電壓表的示數(shù)U₁；
（3）電源的電壓U_總=2.5U₁．

點(diǎn)評 本題要求學(xué)生綜合運(yùn)用電學(xué)知識設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)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．