Question

16．如圖所示，AB間的彈簧中間有可收縮的導(dǎo)線將滑動(dòng)變阻器接入電路，電源電壓為15V，R₁為定值電阻，滑動(dòng)變阻器R₂的阻值變化范圍為0～10Ω．
（1）此裝置可做為壓力計(jì)使用．為使壓力增大，壓力計(jì)的示數(shù)隨之增大，應(yīng)把電壓表改裝為壓力計(jì)．
（2）當(dāng)A板上不受到力時(shí)，滑片P剛好位于R₂的最上端．此時(shí)閉合開(kāi)關(guān)S，電流表示數(shù)為0.5A，求定值電阻R₁的阻值．
（3）下表是滑動(dòng)變阻器阻值與壓力的關(guān)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(dòng)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(jù)電路圖分析電路的連接方式，然后結(jié)合歐姆定律和滑動(dòng)變阻器接入電路電阻的變化判斷電流表示數(shù)的變化；分析電壓表和電流表中隨壓力增大其示數(shù)的變化，示數(shù)增大的電表可改裝為壓力計(jì)；
（2）分析當(dāng)A板上不受到力時(shí)，滑片P剛好位于R₂的最上端的電路連接，根據(jù)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(jù)串聯(lián)電路的規(guī)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(shù)越大，根據(jù)電壓表量程確定電壓表最大示數(shù)．

解答 解：（1）閉合開(kāi)關(guān)S，定值電阻和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，壓力F增大時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻變大，所以根據(jù)歐姆定律可知電路中電流會(huì)變小，即電流表示數(shù)變小．
因電路中電流會(huì)變小，根據(jù)歐姆定律的變形公式U=IR，這時(shí)定值電阻兩端的電壓變小，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓增大，電壓表測(cè)量滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，所以電壓表的示數(shù)增大，可見(jiàn)電壓表的示數(shù)隨壓力增大而增大，所以可改裝為壓力計(jì)；
（2）當(dāng)A板上不受到力時(shí)，滑片P剛好位于R₂的最上端，此時(shí)閉合開(kāi)關(guān)S，電路中只有R₁，電流表示數(shù)為0.5A，根據(jù)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(shù)U_表=3V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓規(guī)律，此時(shí)定值電阻的電壓：
U_定=U-U_表=15V-3V=12V，由歐姆定律，通過(guò)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(shí)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(shù)據(jù)知，最大壓力為180N．
答：（1）電壓．
（2）當(dāng)A板上不受到力時(shí)，滑片P剛好位于R₂的最上端．此時(shí)閉合開(kāi)關(guān)S，電流表示數(shù)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(diǎn)評(píng) 本題考查串聯(lián)電路的規(guī)律及歐姆定律的運(yùn)用，關(guān)鍵是從圖表中獲取有效的信息．