Question

有一個低壓電源電壓大概在30--36V之間，現要測出其電壓，但手邊只有一個0-15V量程的電壓表，還有0.1Ω、20Ω、30Ω、1000Ω的電阻各一個，開關一個，導線若干．請選用上述器材測出電源電壓：
（1）畫出最合理設計電路圖并標出電阻值
（2）寫出實驗的需要測量的物理量
（3）寫出電源電壓最后表達式．

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，根據串聯電路的電阻分壓特點可知可以采用幾個電阻串聯；
（2）根據設計的要求分析需要測量的物理量；
（3）先用電壓表測出最小電阻兩端的電壓，根據歐姆定律求出電路中的電流，再根據電阻的串聯特點和歐姆定律得出電源電壓的表達式．

解答：解：（1）當選用20Ω、30Ω電阻串聯，取電源電壓為36V時，20Ω電阻分擔的電壓為

20Ω

20Ω+30Ω

×36V=14.4V＜15V，所以設計的電路圖如下圖所示：

（2）根據串聯電路的特點可知：只要測出串聯電路中的任一個電阻的電壓，即可根據歐姆定律和串聯電路的特點求出電源電壓，所以需要測量的物理量是：U₁；
（3）閉合開關，讀出電壓表的示數U₁，
電路中的電流I=I₁=

U1

20Ω

，
所以電源的電壓U_總=I（20Ω+30Ω）=2.5U₁．

點評：本題要求學生綜合運用電學知識設計實驗方案，對學生的探究能力考查力度比較大，要求在平時學習中，多注重這方面的訓練．