(2011?玄武區(qū)二模)實驗室中有一蓄電池,電壓標記已模糊不清,電壓約為20V.現(xiàn)在實驗室有下列器材:定值電阻R0(阻值為10Ω)1個、滑動變阻器(阻值變化范圍為0~20Ω)1個、標準電阻箱(阻值變化范圍為0~9999Ω,電路符號為“”)1個,一只量程為0~3V、0~15V的電壓表,開關1個,導線若干.
請從中選擇適當?shù)钠鞑慕M成實驗電路,測出該蓄電池的電壓值.
小明同學設計的實驗方案是:
(1)電路圖如圖甲所示
(2)主要實驗步驟如下:
①連接好電路;
將滑動變阻器的滑片移至最大阻值處
將滑動變阻器的滑片移至最大阻值處
;
③閉合開關,讀出電壓表的示數(shù)U1
(3)該蓄電池電壓U大小的表達式U=
R0+Rx
R0
U1
R0+Rx
R0
U1

小華設計的實驗方案是:
(1)電路圖如圖乙所示
(2)主要實驗步驟如下:
①連接好電路;
②將電阻箱調(diào)至電阻最大阻值處;
③閉合開關,讀出電壓表的示數(shù)U1
(3)根據(jù)所測的物理量和已知量計算出該蓄電池電壓U.你認為小華的方案能否完成實驗?
不能
不能
,理由是
電阻箱的阻值太大,導致電壓表的示數(shù)很小,無法讀數(shù)
電阻箱的阻值太大,導致電壓表的示數(shù)很小,無法讀數(shù)
分析:蓄電池電壓約為20V,大于電壓表的最大量程,無法直接用電壓表測出電源電壓;可以采用串聯(lián)電路的分壓原理,可以將定值電阻與滑動變阻器的全部阻值串聯(lián),則讀出電壓表示數(shù)可利用串聯(lián)電路的電壓規(guī)律求得電源電壓;也可以將定值電阻與標準電阻箱串聯(lián),讀出電壓表示數(shù)及標準電阻箱的阻值,由串聯(lián)電路的電壓規(guī)律求得電源電壓.
解答:解:
(1)小明同學設計的實驗方案:
將R0與Rx串聯(lián),電壓表并聯(lián)在R0兩端,滑動變阻器滑片移至最大阻值處,則可知滑動變阻器的接入電阻為20Ω,閉合開關,讀出電壓表的示數(shù)U1,對R0由歐姆定律得:I=
U1
R0
,則電源電壓U=I(R0+Rx)=
R0+Rx
R0
U1
(2)小華設計的實驗方案中將電阻箱調(diào)至電阻最大阻值處,而標準電阻箱(阻值變化范圍為0~9999Ω),定值電阻與標準電阻箱串聯(lián),因為電阻箱的阻值太大,導致電壓表的示數(shù)很小,無法讀數(shù).
故答案為:(1)將滑動變阻器的滑片移至最大阻值處,=
R0+Rx
R0
U1
(2)不能; 電阻箱的阻值太大,導致電壓表的示數(shù)很小,無法讀數(shù)
點評:本題考查了蓄電池電壓的測量方法,涉及到歐姆定律和串聯(lián)電路的分壓關系,明確滑動變阻器和變阻箱的最大阻值是本題的關鍵.
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