Question

如圖所示的是小明設計的身高測量儀的原理圖．其中電源電壓為12V，電阻R₁的阻值為10Ω，滑動變阻器R₂為長0.5m、總阻值為40Ω的均勻電阻絲，身高表是由量程為0～0.6A的電流表改裝而成．測量身高時，人站在身高測量儀的水平臺AB上，水平臺與R₂下端的豎直高度為1m，金屬滑片P可以自由滑動，且與R₂接觸良好，則：
（1）電路中，電阻R₁有何作用？
（2）該身高測量儀能夠測量的最矮的身高為1m，此時，電流表的示數為多大？
（3）當電流表的示數為0.4A時，測量者的身高為多少米？

Answer 1

【答案】分析：（1）由電路圖可知，滑動變阻器有短路的可能性，故為了防止出現短路現象而用R₁來保護電路；
（2）該身高測量儀能夠測量的最矮身高為1m時，電阻R₁和R₂的最大阻值串聯，根據電阻的串聯和歐姆定律求出此時電流表的示數；
（3）根據歐姆定律求出當電流表的示數為0.4A時電路的總電阻，利用電阻的串聯求出R₂的阻值，再根據題意求出R₂接入電路電阻絲的長度，電阻絲的長度加上1m即為測量者的身高．
解答：解：（1）若沒有R₁時，當滑動變阻器滑片滑到最頂端時，電路會發生電源短路，故R₁可以防止整個電路發生短路而燒壞電流表，故R₁的作用是保護電路；
故答案為：保護電路．
（2）該身高測量儀能夠測量的最矮的身高為1m時，電阻R₁和R₂的最大阻值串聯，
電流表的示數I===0.24A．
答：此時電流表的示數為0.24A．
（3）當電流表的示數為0.4A時，
電路中的總電阻R===30Ω，
R₂連入的阻值R₂=R-R₁=30Ω-10Ω=20Ω，
已知總長為0.5m=50cm，所以1cm的電阻為0.8Ω，
故R₂連入的長度l==25cm=0.25m，
測量者的身高0.25m+1m=1.25m．
答：測量者的身高為1.25m．
點評：本題考查了電阻的串聯和歐姆定律的應用，關鍵是分析滑片的移動對電路變化的應用和利用好“滑動變阻器R₂為長0.5m、總阻值為40Ω的均勻電阻絲”這一條件．