Question

小明、小亮和小敏共同設(shè)計(jì)了一種測定水平方向風(fēng)力的裝置．其原理如圖所示：絕緣輕彈簧的左端固定在O點(diǎn)，右端與中心有孔、表面豎直的金屬迎風(fēng)板相連，一起套在左端也固定在O點(diǎn)的粗細(xì)均勻、電阻隨長度均勻變化且水平放置的金屬桿上，迎風(fēng)板與金屬桿接觸良好；電路中左端的導(dǎo)線與金屬桿的左端相連，右端的導(dǎo)線連接在迎風(fēng)板上并可隨迎風(fēng)板移動，R是定值電阻，a、b、c、d為四個接線柱．

(1)在他們的設(shè)計(jì)中，若要求在風(fēng)力增大時，接入電路的電表的示數(shù)也隨之增大，則應(yīng)該________

A．在a、b之間接電流表，在c、d之間連接導(dǎo)線

B．只在a、b之間接電流表

C．在c、d之間接電壓表，在a、b之間連接導(dǎo)線

D．只在c、d之間接電壓表

(2)為了較準(zhǔn)確地測出水平方向風(fēng)力的大小，三位同學(xué)先對選定的輕彈簧和金屬桿進(jìn)行了兩項(xiàng)測量．

①小明利用測量的數(shù)據(jù)作出了原長為40 cm的輕彈簧的長度l與所受壓力F的關(guān)系圖像(如圖甲所示)．由圖可知：該彈簧每縮短10 cm，彈簧受到的壓力將增加________N．

②小亮和小敏設(shè)計(jì)了如圖乙所示的電路，用來測量長度為50 cm的金屬桿的電阻．他們備選的部分器材有：

A．電源(能夠提供3 V的穩(wěn)定電壓)

B．電流表A(量程為0～0.6 A)

C．電壓表V(量程為0～3 V)

D．滑動變阻器R₁(阻值變化范圍為0～5 Ω)

E．滑動變阻器R₂(阻值變化范圍為0～10 Ω)

選好器材后，小亮和小敏在實(shí)驗(yàn)中正確操作，他們記錄的測量數(shù)據(jù)如下表．

根據(jù)他們的測量數(shù)據(jù)可以知道：他們在實(shí)驗(yàn)中選用的滑動變阻器是________(填寫器材的序號字母)；他們測出的金屬桿的電阻是________Ω．

Answer 1

答案：
解析：

講析及答案：本題是一道綜合性非常強(qiáng)的中考試題，主要考查了滑動變阻器的原理、歐姆定律的應(yīng)用和串聯(lián)電路的特點(diǎn)，以及電阻的測量問題，電流表的使用方法等，本題看似很難，但如果靜下心來，一步一步地解決，你會感到此題并不難． 　　(1)分析上圖可知，迎風(fēng)板、金屬桿、彈簧的作用相當(dāng)于滑動變阻器，電流表只能接在a、b之間，如果接在c、d之間電流表的示數(shù)不變．當(dāng)在a、b之間接電流表，在c、d之間連接導(dǎo)線時，金屬桿被短路，起不到變阻作用，電流表示數(shù)不變，故選項(xiàng)A錯誤；若只在a、b之間接電流表，當(dāng)風(fēng)增大使迎風(fēng)板向左運(yùn)動時，金屬桿連入電路的電阻減小，電流表的示數(shù)相應(yīng)地增大，符合要求，故選項(xiàng)B正確；當(dāng)在c、d之間接電壓表，在a、b之間連接導(dǎo)線時，電壓表測量的是金屬桿兩端的電阻，當(dāng)連入電路的金屬桿的長度變短時，電壓表的示數(shù)也隨之減小，故選項(xiàng)C錯誤；當(dāng)只在c、d之間接電壓表時，電路無法構(gòu)成通路，電壓表的示數(shù)為零，故選項(xiàng)D錯誤． 　　(2)由圖甲可以看出，圖線為直線，故我們可以截取其中一段來分析彈簧長度與壓力的關(guān)系．分析可得，彈簧從40 cm縮短到30 cm時，壓力增加了2 N．故可得：該彈簧每縮短10 cm，彈簧受到的壓力將增加2 N． 　　分析數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，金屬桿兩端的電壓為1 V時，變阻器兩端的電壓為U變＝U－U金＝3 V－1 V＝2 V，故可求得滑動變阻器連入電路的電阻為R變＝＝＝10 Ω，所以所選的滑動變阻器是E，由此可以求得金屬桿的電阻為R金＝＝＝5 Ω． 　　總評：知道滑動變阻器的哪一部分接入了電路、滑片移動時變阻器的電阻大小如何變化是解決這類題目的關(guān)鍵．