Question

为了参加全国青少年创新大赛，小强运用所学电学知识，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）当被测身高增加时，电流表的示数    ，电压表的示数   （选填“变大”、“变小”或“不变”）．

（3）当变阻器R₂接入电路的阻值是6．25Ω时，电流表的示数为     A．

（4）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多少？

Answer

（1）保护电路；（2）变小；变大；（3）0．4；（4）4Ω～10Ω．

【解析】

试题分析：由图可知，两电阻串联，电压表测滑动变阻器两端电压，电流表测电路中电流，

（1）由图可知，当滑动变阻器滑片滑到最底端时，滑动变阻器连入电路阻值为0，故R1可以防止整个电路发生短路而烧坏电流表，即R1的作用为保护电路；

（2）当被测身高增加时，滑动变阻器接入电阻增大，总电阻增大，由欧姆定律可知电路中电流减小，R1两端的电压减小，由串联电路的电压规律可知电压表示数变大；

（3）由串联电路的电阻特点可知，当变阻器R2接入电路的阻值是6．25Ω时，电路中总电阻R=R2+R1=5Ω+6．25Ω=11．25Ω，

由欧姆定律可得电路中电流：

I===0．4A；

（4）根据变阻器规格和电流表量程可知电路允许通过的最大电流I=0．5A，

此时电路总电阻：R总===9Ω，

此时滑动变阻器接入电路的阻值最小，R滑最小=R总﹣R1=9Ω﹣5Ω=4Ω；

由串联电路特点知，当电压表最大示数为3V时滑动变阻器接入电路的阻值最大，

此时电阻R1的电压U1=U﹣U滑=4．5V﹣3V=1．5V，

电路电流I′===0．3A，

滑动变阻器接入电路的阻值：R滑最大===10Ω；

所以滑动变阻器接入电路的阻值范围是4Ω≤R滑≤10Ω；

故答案为：（1）保护电路；（2）变小；变大；（3）0．4；（4）4Ω～10Ω．