Question

为了参加全国青少年创新大赛，小明运用所学电学知识，设计了一个电子身高测量仪，如图所示，其中定值电阻R₁=5Ω，电源电压恒为4、5V，R₂的规格为“15Ω  0.5A”，电压表量程为0～3V，电流表量程为0～0.6A．
（1）R₁在电路中的作用是    ．
（2）为了保证电路中各元件安全工作，变阻器接入电路的阻值范围是    ．

Answer

（1）由电路结构可知，滑动变阻器有短路的可能性，为了防止出现短路而用R1来保护电路．
（2）为保证安全，则应保证电路中的各元件都不能超过最大限制电流，根据R2允许通过的最大电流和电流表的量程确定电路中的最大电流，然后根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的最小值；电压表的示数最大时，根据串联电路的电压特点求出定值电阻两端的电压，根据欧姆定律求出电路中的电流，再根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的最大值，即可得出答案．
【解析】
（1）当滑动变阻器滑片滑到最底端时，滑动变阻器会短路，故R1可以防止整个电路发生短路而烧坏电流表，故R1的作用为保护电路；
（2）由题意知，电流表量程为0～0.6A，而R2允许通过的最大电流为0.5A，故电路中电流不得超过I1=0.5A，
则由欧姆定律可得：
电路的总电阻R总===9Ω，
则此时滑动变阻器接入电阻为R2min=R总-R1=9Ω-5Ω=4Ω；
电压表量程为0～3V，故滑动变阻器两端的电压不得超过U2′=3V，
则当滑动变阻器两端的电压为3V时，R1两端的电压为U1=U-U2′=4.5V-3V=1.5V；
则由欧姆定律可得：
电路中电流为I2===0.3A；
则滑动变阻器的阻值R2max===10Ω；
故滑动变阻器的阻值范围为4Ω～10Ω．
故答案为：
（1）保护电路；（2）4Ω～10Ω．