Question

5．學(xué)校物理活動(dòng)小組制作了一種“電子秤”，實(shí)際上是壓力測(cè)量?jī)x．用它來(lái)稱量物體的重量．其原理結(jié)構(gòu)如圖所示．圖中A為金屬片，B為金屬板．R₁=24Ω，R₂是滑動(dòng)變阻器，電源電壓為12V且保持不變．問(wèn)：
（1）電路安裝了定值電阻R₁．你知道安裝R₁的作用嗎？
（2）當(dāng)滑片在中點(diǎn)時(shí)．重量表的示數(shù)是4.8V，那么，滑片滑到最下端時(shí)．重量表的示數(shù)是多少？

Answer 1

分析 （1）由電路結(jié)構(gòu)可知，滑動(dòng)變阻器有短路的可能性，為了防止出現(xiàn)短路而用R₁來(lái)保護(hù)電路；
（2）當(dāng)滑片在中點(diǎn)時(shí)，R₁與$\frac{{R}_{2}}{2}$串聯(lián)，重量表測(cè)R₁兩端電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和歐姆定律求出電路中的電流，利用串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出變阻器兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出變阻器接入電路中的電阻，進(jìn)一步求出變阻器的最大阻值；根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出滑片滑到最下端時(shí)電路中的電流，再根據(jù)歐姆定律求出重量表的示數(shù)．

解答 解：（1）當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片滑到最頂端時(shí)，滑動(dòng)變阻器會(huì)短路，故R₁可以防止變阻器發(fā)生短路而燒壞重量表，起到保護(hù)電路的作用；
（2）當(dāng)滑片在中點(diǎn)時(shí)，R₁與$\frac{{R}_{2}}{2}$串聯(lián)，重量表測(cè)R₁兩端的電壓，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，電路中的電流：
I=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{4.8V}{24Ω}$=0.2A，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，變阻器兩端的電壓：
U₂=U-U₁=12V-4.8V=7.2V，
變阻器接入電路中的電阻：
$\frac{{R}_{2}}{2}$=$\frac{{U}_{2}}{I}$=$\frac{7.2V}{0.2A}$=36Ω，
則R₂=72Ω；
滑片滑到最下端時(shí)，電路中的電流：
I′=$\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{12V}{24Ω+72Ω}$=$\frac{1}{8}$A，
重量表的示數(shù)：
U₁′=I′R₁=$\frac{1}{8}$A×24Ω=3V．
答：（1）電路中定值電阻R₁的作用：保護(hù)電路，防止重量表燒壞；
（2）滑片滑到最下端時(shí)，重量表的示數(shù)是3V．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律的應(yīng)用以及電路中定值電阻的作用，要注意圖中重量表是由電壓表改裝而成的．