Question

16．如圖所示，AB間的彈簧中間有可收縮的導線將滑動變阻器接入電路，電源電壓為15V，R₁為定值電阻，滑動變阻器R₂的阻值變化范圍為0～10Ω．
（1）此裝置可做為壓力計使用．為使壓力增大，壓力計的示數隨之增大，應把電壓表改裝為壓力計．
（2）當A板上不受到力時，滑片P剛好位于R₂的最上端．此時閉合開關S，電流表示數為0.5A，求定值電阻R₁的阻值．
（3）下表是滑動變阻器阻值與壓力的關系，已知該電壓表的量程是0～3V，求該壓力裝置最大能承受的力為多少？

滑動變阻器阻值（歐姆）	0	2.5	5	7.5	10
壓力（牛）	0	60	120	180	240

Answer 1

分析 （1）首先根據電路圖分析電路的連接方式，然后結合歐姆定律和滑動變阻器接入電路電阻的變化判斷電流表示數的變化；分析電壓表和電流表中隨壓力增大其示數的變化，示數增大的電表可改裝為壓力計；
（2）分析當A板上不受到力時，滑片P剛好位于R₂的最上端的電路連接，根據歐姆定律的變形公式求電阻大��；
（3）該壓力裝置承受的壓力越大，變阻器連入電路中的電阻越大，根據串聯電路的規律和歐姆定律，電路中的電流越小，R₁的電壓越小，電壓表示數越大，根據電壓表量程確定電壓表最大示數．

解答 解：（1）閉合開關S，定值電阻和滑動變阻器串聯在電路中，壓力F增大時滑動變阻器接入電路的電阻變大，所以根據歐姆定律可知電路中電流會變小，即電流表示數變�。�
因電路中電流會變小，根據歐姆定律的變形公式U=IR，這時定值電阻兩端的電壓變小，由串聯電路電壓的規律，滑動變阻器兩端的電壓增大，電壓表測量滑動變阻器兩端的電壓，所以電壓表的示數增大，可見電壓表的示數隨壓力增大而增大，所以可改裝為壓力計；
（2）當A板上不受到力時，滑片P剛好位于R₂的最上端，此時閉合開關S，電路中只有R₁，電流表示數為0.5A，根據歐姆定律：I=$\frac{U}{R}$，定值電阻R₁的阻值：
R₁=$\frac{U}{{I}_{1}}=\frac{15V}{0.5A}$=30Ω；
（3）已知該電壓表的量程是0～3V，故電壓表最大示數U_表=3V，根據串聯電路電壓規律，此時定值電阻的電壓：
U_定=U-U_表=15V-3V=12V，由歐姆定律，通過定值電阻的電流：
I=$\frac{{U}_{定}}{{R}_{1}}=\frac{12V}{30Ω}$=0.4A，
由歐姆定律的變形公式，此時變阻器連入電路中的電阻：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3V}{0.4A}$=7.5Ω，由表中數據知，最大壓力為180N．
答：（1）電壓．
（2）當A板上不受到力時，滑片P剛好位于R₂的最上端．此時閉合開關S，電流表示數為0.5A，定值電阻R₁的阻值為30Ω．
（3）已知該電壓表的量程是0～3V，該壓力裝置最大能承受的力為180N．

點評 本題考查串聯電路的規律及歐姆定律的運用，關鍵是從圖表中獲取有效的信息．