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(2014•安徽模拟)实际电压表可以看成是一个理想电流表和一个大电阻Rv的串联组合(如图甲),在测量中电压表的示数即为其两端的电压.现要测量某电压表的内部电阻Rv,某同学设计了
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(2014•安徽模拟)实际电压表可以看成是一个理想电流表和一个大电阻Rv的串联组合(如图甲),在测量中电压表的示数即为其两端的电压.现要测量某电压表的内部电阻Rv,某同学设计了如图乙所示电路.电源电压保持不变,电源内阻不计.闭合开关后,调节电阻R′的阻值为3000Ω时,电压表示数为4V;调节电阻R′的阻值为6000Ω时,电压表示数为3V.求:
(1)该电压表的内部电阻Rv;
(2)一般情况下,当电压表和一个阻值较小的用电器串联在电源两端时,电压表的示数都非常接近电源电压,试通过理论推导解释上述现象.
(1)该电压表的内部电阻Rv;
(2)一般情况下,当电压表和一个阻值较小的用电器串联在电源两端时,电压表的示数都非常接近电源电压,试通过理论推导解释上述现象.
▼优质解答
答案和解析
(1)由电路图可知,电压表的内阻RV与电阻箱R′串联,电压表的示数为电压表内阻两端的电压,
因串联电路中电阻两端的电压与电阻的阻值成正比,
所以,
=
,
即
=
,
=
,
联立等式可得:U=6V,RV=6000Ω;
(2)当电压表和一个阻值较小的用电器串联在电源两端时,设用电器的电阻为R″,
根据串联电路的分压特点可得:
=
,
因RV远大于R″,
所以,UV远大于U″,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,UV≈U.
答:(1)该电压表的内部电阻为6000Ω;
(2)理论推导过程如上所示.
因串联电路中电阻两端的电压与电阻的阻值成正比,
所以,
UV |
U′ |
RV |
R′ |
即
4V |
U−4V |
RV |
3000Ω |
3V |
U−3V |
RV |
6000Ω |
联立等式可得:U=6V,RV=6000Ω;
(2)当电压表和一个阻值较小的用电器串联在电源两端时,设用电器的电阻为R″,
根据串联电路的分压特点可得:
UV |
U″ |
RV |
R″ |
因RV远大于R″,
所以,UV远大于U″,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,UV≈U.
答:(1)该电压表的内部电阻为6000Ω;
(2)理论推导过程如上所示.
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