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现有如下实验器材:待测电源(电压大约在16V~18V之间)、一个实验室用的量程为0~15V的电压表、一个开关、三个定值电阻(分别为R1=1kΩ、R2=10Ω、R3=20Ω)、导线若干。请你利用实验器材,并从三个电阻中选择两个电阻,设计实验测量出电源电压值,根据要求完成下列问题。
(1)选择的两个电阻是______和______;
(2)在虚线框中画出实验电路图(实验测量过程中不拆接电路)。______
(3)测量步骤及所需测量的物理量(用字母表示)______;
(4)电源电压值的表达式(用已知物理量字母和测量物理量字母表示)U0=______。
【回答】
R2 R3 闭合开关S,读出电压表示数U1 或
【详解】
(1)待测电源(电压大约在16V~18V之间)大于实验室用电压表的量程,因此不能直接测量电源电压,故应将两电阻串联接入电源。同时为提高电压表的测量的准确程度,由分压原理,选用的两个定值电阻阻值要接近,故应将R2=10Ω与R3=20Ω的电阻串联后连入电路中。
(2)实验中R2=10Ω与R3=20Ω的电阻串联后连入电路中,将电压表与R2并联,电路如图:
(3)根据以上分析测量步骤及所需测量的物理量(用字母表示)为:闭合开关S,读出电压表的示数U1。
(4)由欧姆定律可知电路的电流
则R3的电压为
根据串联电路电压的规律,电源电压为
所以电源电压值的表达式为或
知识点:闭合电路的欧姆定律
题型:实验,探究题
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