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

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）请你简要叙述电子身高测量仪的工作原理．（3）当变阻器R2接入电路的阻值是6.25Ω时，电流表的示数为为多少？（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

（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；
故答案为：保护电路．
（2）电子身高测量仪的工作原理：
人身高的变化会引起滑动变阻器接入电路电阻的变化，进一步影响电路中电流的变化和电压表示数的变化，故可以通过电压表示数的变化来反映人的身高．
（3）当变阻器R₂接入电路的阻值是6.25Ω时，
电流表的示数I=

U

R1+R2

=

4.5V

5Ω+6.25Ω

=0.4A．
答：电流表的示数为0.4A．
（4）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=

U

I1

=

4.5V

0.5A

=9Ω，
则此时滑动变阻器接入电阻为R_2min=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=

U1

R1

=

1.5V

5Ω

=0.3A；
则滑动变阻器的阻值R_2max=

U2′

I2

=

3V

0.3A

=10Ω；
故滑动变阻器的阻值范围为4Ω～10Ω．
答：变阻器接入电路的阻值范围是4Ω～10Ω．