Question

小强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 0.5

小强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，电压表的示数______；（3）当变阻器R2接入电路的阻值是5Ω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______．

Answer 1

由电路图可知，两电阻串联，电流表测电路电流，电压表测滑动变阻器两端电压；
（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，R₁的作用为保护电路；
（2）由电路图可知，当被测身高增加时，滑动变阻器接入电路的电阻增大，滑动变阻器分压变大，电压表测滑动变阻器两端电压，则电压表示数变大；
（3）当变阻器R₂接入电路的阻值是5Ω时，电路中总电阻R=R₁+R₂=5Ω+5Ω=10Ω，
由欧姆定律可得电路中电流I=

U

R

=

4.5V

10Ω

=0.45A；
（4）①由题意知，电路允许通过的最大电流I=0.5A，
∵I=

U

R

，
∴此时电路总电阻R_总=

U

I最大

=

4.5V

0.5A

=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；
②由题意知，电压表最大示数为3V，此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′=

U1

R1

=

1.5V

5Ω

=0.3A，
∵I=

U

R

，
∴滑动变阻器接入电路的阻值R_滑最大=

U滑

I′

=

3V

0.3A

=10Ω；
由①②可知，4Ω≤R_滑≤10Ω，即滑动变阻器接入电路的阻值范围是4Ω～10Ω；
故答案为：（1）保护电路；（2）变大；（3）0.45；（4）4Ω～10Ω．