Question

4．實(shí)驗(yàn)室中有一蓄電池，電壓標(biāo)記已模糊不清，電壓約為6V．現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室有下列器材：定值電阻R₀（阻值為10Ω）1個(gè)、滑動(dòng)變阻器（阻值變化范圍為0～20Ω）1個(gè)，一只量程為0～3V的電壓表，單刀單擲開關(guān)若干，導(dǎo)線若干．請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，測(cè)出該蓄電池的電壓值．
（1）在方框中畫出你設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖．
（2）簡(jiǎn)述你連接好電路后的測(cè)量步驟（測(cè)量的物理量用物理符號(hào)表示）：
（3）該蓄電池電壓U=3U₁．（用已知量和測(cè)量量表示）

Answer 1

分析 蓄電池電壓約為6V，大于電壓表的最大量程，無法直接用電壓表測(cè)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(dòng)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．由此設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)．

解答 解：
（1）根據(jù)分析設(shè)計(jì)如圖所示的電路圖：

（2）測(cè)量步驟：
①按電路圖連接電路，將滑動(dòng)變阻器的滑片移至最大阻值處；
②閉合開關(guān)，讀出電壓表的示數(shù)U₁．
（3）由歐姆定律可得電路中電流：I=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{0}}$，
由串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律可得電源電壓：
U=IR=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{0}}$×（R₀+R）=$\frac{10Ω+20Ω}{10Ω}$×U₁=3U₁．
故答案為：（1）見上圖；（2）①按電路圖連接電路，將滑動(dòng)變阻器的滑片移至最大阻值處；②閉合開關(guān)，讀出電壓表的示數(shù)U₁；（3）3U₁．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了蓄電池電壓的測(cè)量方法，涉及到歐姆定律和串聯(lián)電路的分壓關(guān)系，明確滑動(dòng)變阻器的最大阻值是本題的關(guān)鍵．