Question

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(guān)1個，導(dǎo)線若干．
請從中選擇適當(dāng)?shù)钠鞑慕M成實驗電路，測出該蓄電池的電壓值．
小明同學(xué)設(shè)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；
②______；
③閉合開關(guān)，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=______．
小華設(shè)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(guān)，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？______，理由是______．

Answer 1

解：
（1）小明同學(xué)設(shè)計的實驗方案：
將R₀與R_x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(guān)，讀出電壓表的示數(shù)U₁，對R₀由歐姆定律得：I=，則電源電壓U=I（R₀+R_x）=U₁；
（2）小華設(shè)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(dǎo)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．
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(guān)系，明確滑動變阻器和變阻箱的最大阻值是本題的關(guān)鍵．