13. 要测出一个电压约为$30\ V$的电源电压（电压保持不变），可供选用的器材如下：待测电源、一只电压表（量程$0\sim15\ V$）、一只电流表（量程$0\sim0.6\ A$）、两个阻值已知的电阻$R_1(20\ \Omega)$和$R_2(40\ \Omega)$、一个开关及导线若干。请合理选择器材，设计实验并测出该电源的电压。要求：
（1）画出实验电路图。
（2）写出主要的实验步骤和需要测量的物理量。
（3）写出电源电压的表达式（用已知量和测量量表示）。
答案：13.【方法一】(1)如图所示 (2)按照电路图连接电路；(3)闭合开关S，读出电流表的示数$I$ (3)$U = I(R_1 + R_2)$【方法二】(1)如图所示 (2)①按照电路图连接电路；②闭合开关S，读出电压表的示数$U_1$ (3)$U = \frac{R_1 + R_2}{R_1}U_1$
解析：
方法一
（1）
（2）①按电路图连接电路；②闭合开关S，读出电流表示数$I$。
（3）$U=I(R_1+R_2)$
方法二
（1）
（2）①按电路图连接电路；②闭合开关S，读出电压表示数$U_1$。
（3）$U=\frac{R_1+R_2}{R_1}U_1$
（注：实际答题时需画出规范电路图，此处用文字描述替代。若选择方法一，表达式为$U=I(20\ \Omega+40\ \Omega)=60I$；若选择方法二，表达式为$U=\frac{20\ \Omega+40\ \Omega}{20\ \Omega}U_1=3U_1$，但按题目要求保留字母形式即可。）
1. 商场中，销售微波炉的售货员和顾客发生了争执。售货员说：“微波炉很省电，用一次花不了多少电费。”顾客说：“我觉得微波炉很费电，我家的微波炉一开就‘烧保险’。”从物理学的角度看，售货员所说的“省电”和顾客所说的“费电”分别指的是微波炉在使用时(
D
)。
A.消耗较少的电能，消耗较多的电能
B.电功率较小，电功率较大
C.电功率较小，消耗较多的电能
D.消耗较少的电能，电功率较大
答案：1.D
2. 如图所示，电源电压为$4.5\ V$，$R_1$阻值为$6\ \Omega$，滑动变阻器$R_2$规格为“$20\ \Omega\ 1\ A$”，电压表量程为“$0\sim3\ V$”，电流表量程为“$0\sim0.6\ A$”。在保证电路安全的前提下，闭合开关，调节滑动变阻器，下列说法中正确的是(
D
)。
A.滑片向右滑动时，电压表示数变大
B.滑片向左滑动时，电流表示数变小
C.$R_2$连入电路的最小阻值是$1.5\ \Omega$
D.电路最大总功率为$2.25\ W$
答案：2.D
解析：
解：
选项A：滑片向右滑动，$R_2$接入电阻增大，总电阻增大，电流减小。由$U_1=IR_1$知，$U_1$减小，电压表示数变小，A错误。
选项B：滑片向左滑动，$R_2$接入电阻减小，总电阻减小，电流增大，电流表示数变大，B错误。
选项C：电压表量程$0\sim3\ V$，$U_1$最大为$3\ V$，此时电流$I_{ max}=\frac{U_1}{R_1}=\frac{3\ V}{6\ \Omega}=0.5\ A$（小于电流表量程$0.6\ A$和$R_2$最大电流$1\ A$）。总电阻$R_{ 总}=\frac{U}{I_{ max}}=\frac{4.5\ V}{0.5\ A}=9\ \Omega$，$R_2$最小阻值$R_{2 min}=R_{ 总}-R_1=9\ \Omega-6\ \Omega=3\ \Omega$，C错误。
选项D：电路最大电流$I_{ max}=0.5\ A$，最大总功率$P_{ max}=UI_{ max}=4.5\ V×0.5\ A=2.25\ W$，D正确。
答案：D
3. 如图所示，电源电压恒为$4.5\ V$，电流表的量程为$0\sim0.6\ A$，电压表的量程为$0\sim3\ V$，灯泡规格为“$2.5\ V\ 1.25\ W$”(忽略灯丝电阻的变化)，滑动变阻器规格为“$20\ \Omega\ 1\ A$”。保证电路中各元件都不损坏，下列说法中错误的是(
C
)。
A.电流表示数变化范围为$0.3\sim0.5\ A$
B.电压表示数变化范围为$2\sim3\ V$
C.滑动变阻器阻值变化范围为$4\sim20\ \Omega$
D.灯泡实际功率变化范围为$0.45\sim1.25\ W$
答案：3.C
解析：
解：
1. 灯泡电阻：$R_{L}=\frac{U_{L额}^{2}}{P_{L额}}=\frac{(2.5\ V)^{2}}{1.25\ W}=5\ \Omega$，额定电流：$I_{L额}=\frac{P_{L额}}{U_{L额}}=\frac{1.25\ W}{2.5\ V}=0.5\ A$
2. 电路最大电流：$I_{ max}=I_{L额}=0.5\ A$（受灯泡额定电流限制）
此时总电阻：$R_{ 总min}=\frac{U}{I_{ max}}=\frac{4.5\ V}{0.5\ A}=9\ \Omega$
滑动变阻器最小阻值：$R_{ min}=R_{ 总min}-R_{L}=9\ \Omega-5\ \Omega=4\ \Omega$
电压表示数：$U_{R min}=I_{ max}R_{ min}=0.5\ A×4\ \Omega=2\ V$
灯泡功率：$P_{L max}=P_{L额}=1.25\ W$
3. 电压表示数最大时：$U_{R max}=3\ V$
灯泡电压：$U_{L min}=U-U_{R max}=4.5\ V-3\ V=1.5\ V$
电路最小电流：$I_{ min}=\frac{U_{L min}}{R_{L}}=\frac{1.5\ V}{5\ \Omega}=0.3\ A$
滑动变阻器最大阻值：$R_{ max}=\frac{U_{R max}}{I_{ min}}=\frac{3\ V}{0.3\ A}=10\ \Omega$
灯泡功率：$P_{L min}=I_{ min}^{2}R_{L}=(0.3\ A)^{2}×5\ \Omega=0.45\ W$
4. 结论：
电流表示数范围：$0.3\sim0.5\ A$（A正确）
电压表示数范围：$2\sim3\ V$（B正确）
滑动变阻器阻值范围：$4\sim10\ \Omega$（C错误）
灯泡功率范围：$0.45\sim1.25\ W$（D正确）
答案：C
