[题目]某同学要测出一个电压约为40 V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0-15 V),四个阻值已知的电阻.分别为R1=100 Ω.R2=150 Ω.R3=200 Ω和R4=4 kΩ,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� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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【题目】某同学要测出一个电压约为40 V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0～15 V）；四个阻值已知的电阻，分别为R1=100 Ω、R2=150 Ω、R3=200 Ω和R4=4 kΩ；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）。

【答案】； 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；

【解析】

（1）由题中的条件可知，电压表的量程小于电源电压的值，电压表的测量范围比电源电压的三分之一略大，所以考虑利用串联电路的电阻分压特点，采用几个电阻串联，用电压表测出其中一个电阻两端的电压；

根据串联时，电压与电阻成正比判断应串联的电阻：

若采用100 Ω、150 Ω两电阻串联时，100 Ω电阻两端的电压为：

，解得：，大于电压表的量程；

若采用100 Ω、200 Ω两电阻串联时，100 Ω电阻两端的电压为：

，解得：，量程合适；

若采用150 Ω、200 Ω两电阻串联时，150 Ω电阻两端的电压为：

，解得：，大于电压表的量程；

若采用4k Ω的电阻与其它电阻串联时，4k Ω的电阻分得电压大于15V，而其它电阻分得电压又太小，电压表指针偏转小，读数误差大：

故选用R1=100 Ω、R3=200 Ω两电阻串联，电压表测量R1两端的电压。依据上面的分析画出电路图如下：

（2）实验步骤为：

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）因为串联电路电流处处相等，根据可得：

，

解得：

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楼层	1	2	3	4	5
管内与瓶内水面的高度差/cm	5	5.3	5.7	6	6.3

小娟所研究问题的自变量是：_________。由表中数据可得：楼层越高，管内与瓶内水面高度差越_________（选填“大”或“小”）。由此可知：高度越高，瓶外大气的压强越_________（选填“大”或“小”）。

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（3）过一会儿、发现电流表A、A1的示数一样，此时电路的故障可能是 ______ ．

A、L1断路 B、L1短路 C、L2断路 D、L2短路

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