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...

问题详情：

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