Question

在練習(xí)用電壓表測(cè)量的實(shí)驗(yàn)中，小明同學(xué)遇到了一個(gè)難題：他想測(cè)量一個(gè)電壓約為18V的電源電壓，可手邊只有：量程為3V的電壓表、開(kāi)關(guān)、阻值為R₁=10Ω、R₂=20Ω、R₃=140Ω的電阻各一只．思考了一會(huì)兒之后，他利用學(xué)過(guò)的知識(shí)，用手邊現(xiàn)有的器材，順利地完成了測(cè)量．請(qǐng)你
（1）把小明測(cè)量時(shí)的電路圖畫(huà)在下面的虛線框內(nèi)．（在圖中標(biāo)明元件字母）

（2）如果用U表示電壓表的讀數(shù)，請(qǐng)寫(xiě)出電源電壓的表達(dá)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(shí)，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(wú)法測(cè)量．
當(dāng)R₁和R₃串聯(lián)時(shí)，電路中電流約為0.12A，R₁兩端的電壓約為1.2V，可以先測(cè)出R₁兩端的電壓，再通過(guò)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(shí)，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(cè)量．先測(cè)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(shí)，R₂兩端的電壓在電壓表測(cè)量范圍內(nèi)，電路圖如圖：

（2）先測(cè)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(dá)式為．
點(diǎn)評(píng)：本題考查面比較廣，有電路圖的設(shè)計(jì)，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(diǎn)也是難點(diǎn)．