Question

15．有一個(gè)電壓表V，其內(nèi)阻為30kΩ、量程約25V～35V，共有30個(gè)均勻小格，但刻度數(shù)值已經(jīng)模糊．為了測(cè)量其量程并重新刻度，現(xiàn)提供下列器材選用：
標(biāo)準(zhǔn)電壓表V₁：量程0～3V，內(nèi)阻為3kΩ
標(biāo)準(zhǔn)電壓表V₂：量程0～6V，內(nèi)阻為1kΩ
電流表A：量程0～3A，內(nèi)阻未知
滑動(dòng)變阻器R：總阻值1kΩ
穩(wěn)壓電源E：30V，內(nèi)阻不能忽略
電鍵、導(dǎo)線若干

（1）根據(jù)上述器材，有一位同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)電路圖，請(qǐng)指出此電路中測(cè)量部分存在的問(wèn)題：電流表量程太大，電壓表與電流表串聯(lián)時(shí)實(shí)際流過(guò)電流表的電流太小，電流表的指針偏轉(zhuǎn)不明顯．
（2）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)合理的電路圖，畫(huà)在圖2的方框內(nèi)，將所選用的器材用相應(yīng)的符號(hào)表示（要求測(cè)量多組數(shù)據(jù)，并盡可能提高測(cè)量的精確度）；選用記錄數(shù)據(jù)中任一組，寫(xiě)出計(jì)算量程的表達(dá)式U_g=$\frac{300{U}_{1}}{N}$；式中各字母的意義是：N為V表指針?biāo)�指格�?shù)，U₁為V₁表讀數(shù)．

Answer 1

分析 （1）將電流表與電壓表串聯(lián)時(shí)，電流表A的量程太大，電壓表的內(nèi)阻太大，電壓表與電流表串聯(lián)時(shí)實(shí)際流過(guò)的電流太小，電流表的指針偏轉(zhuǎn)會(huì)不明顯．
（2）本實(shí)驗(yàn)的目的是測(cè)量電壓表的量程，可采用與標(biāo)準(zhǔn)電壓表比較的方式進(jìn)行，將二電表串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的規(guī)律可算出電壓表的量程

解答 解：（1）此電路設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題：電流表A的量程太大，電壓表的內(nèi)阻較大，電壓表與其串聯(lián)時(shí)實(shí)際流過(guò)電流表的電流太小，即電流表的指針偏轉(zhuǎn)不明顯．
（2）由題意可知，待測(cè)電壓表內(nèi)阻已知，則將兩表串聯(lián)接入電路，兩表中的電流相等，由標(biāo)準(zhǔn)電表可求得電流值，通過(guò)計(jì)算可求得待測(cè)電壓表的量程；
因兩電壓表阻值較大，而滑動(dòng)變阻器阻值較小，故滑動(dòng)變阻器采用分壓接法；故電路如圖所示；
由歐姆定律可求得，通過(guò)兩電壓表的電流為：I=$\frac{{U}_{1}}{3000}$，
則待測(cè)電壓表兩端的電壓為：I×30000=10U₁
此時(shí)指針指示的格數(shù)為N，則有：$\frac{N}{30}$×U_m=10U₁；
解得量程為：U_g=$\frac{300{U}_{1}}{N}$，其中N：直流電壓表V指針?biāo)�指格�?shù)，U₁：標(biāo)準(zhǔn)電壓表V₁的讀數(shù)．
故答案為：（1）電流表量程太大，電壓表與電流表串聯(lián)時(shí)實(shí)際流過(guò)電流表的電流太小，電流表的指針偏轉(zhuǎn)不明；（2）電路圖如圖所示；$\frac{300{U}_{1}}{N}$；N為V表指針?biāo)�指格�?shù)，U₁為V₁表讀數(shù)．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)電路評(píng)價(jià)、設(shè)計(jì)電路圖、求電壓表量程，分析清楚電路結(jié)構(gòu)，運(yùn)用串聯(lián)電路的特點(diǎn)測(cè)量電壓表量程，注意不能直接使用給出的電流表，因?yàn)殡娏鞅砹砍唐�大無(wú)法正確的得出結(jié)果．