Question

在練習(xí)用電壓表測量的實驗中，小明同學(xué)遇到了一個難題：他想測量一個電壓約為18V的電源電壓，可手邊只有：量程為3V的電壓表、開關(guān)、阻值為R₁=10Ω、R₂=20Ω、R₃=140Ω的電阻各一只．思考了一會兒之后，他利用學(xué)過的知識，用手邊現(xiàn)有的器材，順利地完成了測量．請你
（1）把小明測量時的電路圖畫在下面的虛線框內(nèi)．（在圖中標明元件字母）

（2）如果用U表示電壓表的讀數(shù)，請寫出電源電壓的表達式．

Answer 1

【答案】分析：電壓表量程最大為3V，當(dāng)R₁和R₂串聯(lián)時，根據(jù)歐姆定律可得電路中電流約為0.6A，R₁兩端的電壓約為6V，R₂兩端的電壓約為12V，無法測量．
當(dāng)R₁和R₃串聯(lián)時，電路中電流約為0.12A，R₁兩端的電壓約為1.2V，可以先測出R₁兩端的電壓，再通過歐姆定律算出R₂兩端的電壓，從而求出電源電壓．
當(dāng)R₂和R₃串聯(lián)時，電路中電流約為0.1125A，R₂兩端的電壓約為2.25V，在電壓表量程范圍內(nèi)，可以測量．先測出R₂兩端的電壓，再利用歐姆定律求出電路電流，從而算出R₃兩端的電壓，二者電壓之和就是電源電壓．
解答：解：（1）經(jīng)分析知，當(dāng)R₂和R₃串聯(lián)時，R₂兩端的電壓在電壓表測量范圍內(nèi)，電路圖如圖：

（2）先測出R₂兩端的電壓為U，電路電流為I=，R₃兩端的電壓U₃=IR₃=，
所以電源電壓U_電源=U+U₃=U+=．
答：電源電壓的表達式為．
點評：本題考查面比較廣，有電路圖的設(shè)計，電壓表的使用，串聯(lián)電路的電壓規(guī)律以及歐姆定律的應(yīng)用，關(guān)鍵是判斷電路的連接，這是重點也是難點．