某同学要测出一个电压约为40V的电源电压(电压保持不变),可供选用的器材如下:待测电源:一块电压表(量程0~1...
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某同学要测出一个电压约为40V的电源电压(电压保持不变),可供选用的器材如下:待测电源:一块电压表(量程0~15V);四个阻值已知的电阻,分别为R1、R2、R3和R4(4kΩ);一个开关及若干导线.请合理选择器材,设计一个实验精确地测出电源电压.要求:
(1)画出实验电路图;
(2)写出实验步骤及所需测量的物理量;
(3)写出电源电压的表达式(用已知量和测量量表示).
【回答】
【考点】控制变量法与探究*实验方案.
【分析】由题中的条件可知,电压表的量程小于电源电压的值,电压表的测量范围在电源电压的三分之一和二分之一之间,所以必须采用几个电阻串联,分别测电压的办法来测量.
【解答】解:(1)本题中需要考虑电压表的量程,无论电压表测量哪个电阻的电压,电压表的示数都不能超过15V,因此选用R1、R3两个电阻串联,
则电路中的电流I===A,则电阻R1上的电压为U1=I×R1=A×100Ω≈13.3V,不超过15V,
若选用用R1、R2两个电阻串联,则电路中的电流I′===A
则电阻R1上的电压为=I′×R1=A×100Ω=16V,超过15V,故不能选用R1、R2两个电阻串联;
若选用用R1、R4两个电阻串联,尽管电阻R1上的电压也不超过15V,但是指针偏转角度较小,不容易读数,因此因此选用R1、R3两个电阻串联最合适,
设计的电路图如下图,
(2)测量步骤:①按照电路图连接电路;
②闭合开关S,读出电压表的示数U1,
(3)串联电路中的电流处处相等,则,
则电源电压的表达式U=,
知识点:各地中考
题型:实验,探究题