Question

15．有一個電壓表V，其內(nèi)阻為30kΩ、量程約25V～35V，共有30個均勻小格，但刻度數(shù)值已經(jīng)模糊．為了測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)計了如圖1所示的實驗電路圖，請指出此電路中測量部分存在的問題：電流表量程太大，電壓表與電流表串聯(lián)時實際流過電流表的電流太小，電流表的指針偏轉(zhuǎn)不明顯．
（2）請設(shè)計一個合理的電路圖，畫在圖2的方框內(nèi)，將所選用的器材用相應(yīng)的符號表示（要求測量多組數(shù)據(jù)，并盡可能提高測量的精確度）；選用記錄數(shù)據(jù)中任一組，寫出計算量程的表達式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，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)時實際流過的電流太小，電流表的指針偏轉(zhuǎn)會不明顯．
（2）本實驗的目的是測量電壓表的量程，可采用與標(biāo)準(zhǔn)電壓表比較的方式進行，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)計存在的問題：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)時實際流過電流表的電流太小，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，通過計算可求得待測電壓表的量程；
因兩電壓表阻值較大，而滑動變阻器阻值較小，故滑動變阻器采用分壓接法；故電路如圖所示；
由歐姆定律可求得，通過兩電壓表的電流為：I=$\frac{{U}_{1}}{3000}$，
則待測電壓表兩端的電壓為：I×30000=10U₁
此時指針指示的格數(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)時實際流過電流表的電流太小，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)．

點評 本題考查了實驗電路評價、設(shè)計電路圖、求電壓表量程，分析清楚電路結(jié)構(gòu)，運用串聯(lián)電路的特點測量電壓表量程，注意不能直接使用給出的電流表，因為電流表量程偏大無法正確的得出結(jié)果．