Question

為了參加全國(guó)青少年創(chuàng)新大賽，小強(qiáng)運(yùn)用所學(xué)電學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)了一個(gè)電子身高測(cè)量?jī)x，如圖所示，其中定值電阻R₁=5Ω，電源電壓恒為4.5V，R₂的規(guī)格為“15Ω 0.5A”，電壓表量程為0～3V，電流表量程為0～0.6A，
（1）R₁在電路中的作用是

 

．
（2）當(dāng)被測(cè)身高增加時(shí)，電壓表的示數(shù)

 

（選填“變大”、“變小”或“不變”）．
（3）當(dāng)變阻器R₂接入電路的阻值是6.25Ω時(shí)，電流表的示數(shù)為

 

A．
（4）為了保證電路中各元件安全工作，變阻器接入電路的阻值范圍是

 

．

Answer 1

分析：（1）由電路結(jié)構(gòu)可知，滑動(dòng)變阻器有短路的可能性，故為了防止出現(xiàn)短路而用R₁來保護(hù)電路；
（2）由身高測(cè)量?jī)x的結(jié)構(gòu)可知當(dāng)身高增加時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電阻的變化，則由歐姆定律可求得電路中的電流，則根據(jù)串聯(lián)電路的電壓規(guī)律可求得電壓表示數(shù)變化；
（3）已知變阻器阻值，則由歐姆定律可求得電流表的示數(shù)；
（4）為保證安全，則應(yīng)保證電路中的各元件都不能超過最大限制電流，由歐姆定律可求得變阻器接入電路的取值范圍．

解答：解：（1）當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片滑到最底端時(shí)，滑動(dòng)變阻器會(huì)短路，故R₁可以防止整個(gè)電路發(fā)生短路而燒壞電流表，故R₁的作用為保護(hù)電路；
（2）當(dāng)被測(cè)身高增加時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電阻增大，則由歐姆定律可知電路中電流減小，R₁兩端的電壓減小，由串聯(lián)電路的電壓規(guī)律可知電壓表示數(shù)變大；
（3）電路中總電阻R=R₂+R₁=5Ω+6.25Ω=11.25Ω，由歐姆定律可得電路中電流I=

U

R

=

4.5V

11.25Ω

=0.4A；
（4）由題意知，電流表量程為0～0.6A，而R₂的限制電流為0.5A，故電路中電流不得超過0.5A；則由歐姆定律可得：
電路的總電阻R_總=

U

I1

=

4.5V

0.5A

=9Ω； 則此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電阻為R₀=9Ω-5Ω=4Ω；
電壓表量程為0～3V，故滑動(dòng)變阻器兩端的電壓不得超過U′=3V，則當(dāng)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為3V時(shí)，R₁兩端的電壓為U₁=4.5V-3V=1.5V；則由歐姆定律可得：
電路中電流為I₂=

U1

R1

=

1.5V

5Ω

=0.3A； 則滑動(dòng)變阻器的阻值R₀′=

U′

I2

=

3V

0.3A

=10Ω；
故滑動(dòng)變阻器的阻值范圍為4Ω～10Ω．
故答案為：（1）保護(hù)電路；（2）變大；（3）0.4；（4）4Ω～10Ω．

點(diǎn)評(píng)：本題考查學(xué)生應(yīng)用物理知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，解決此類問題應(yīng)注意認(rèn)真審題，找出題目中用到的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行解答．