Question

8．如圖是小明和小麗設計的拉力健身器示意圖，在拉環(huán)處加拉力時，滑桿PQ可隨之自由滑動（導線對滑桿滑動無影響）．已知：在彈性限度內(nèi)，彈簧伸長的長度與受到的拉力大小成正比．老師認為他們的設計有不足之處，應在電路中串聯(lián)一個定值電路．
（1）串聯(lián)的定值電阻在電路中的作用是保護電路．
（2）小明和小麗的改進方案分別如下：
小明：把定值電阻串聯(lián)接在A、B之間．
小麗：用定值電阻替換電流表．
若按照小明的方案，閉合開關，向右拉動拉環(huán)，滑片P向右移動的過程中，電壓表的示數(shù)不變（填“變大”、“變小”或“不變”），若按照小麗的方案，閉合開關，當拉力為0N時，滑片P在B端，電壓表示數(shù)為0V，當拉力為300N時，電壓表示數(shù)為3V；當拉力為600N時（在彈性限度內(nèi)）電壓表示數(shù)小于6V（填“大于”、“小于”或“等于”）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電路圖，分析電路結(jié)構，判斷接入定值電阻的作用；
（2）①根據(jù)電路圖，根據(jù)電路結(jié)構判斷，根據(jù)小明的設計，向右拉動拉環(huán)，
滑片P向右移動的過程中，電壓表的示數(shù)如何變化；
②分析小華的電路設計，根據(jù)串聯(lián)電路特點、歐姆定律判斷電壓表示數(shù)大�。�

解答 解：
（1）由電路圖可知，如果電路中沒有定值電阻，當滑片P在最左端時，電源短路，會損壞電流表和電源；
接入定值電阻后，滑片P在最左端時，不會造成電路短路，由此可知，定值電阻的作用是保護電路；
（2）①由電路圖可知，把定值電阻串聯(lián)接在A、B之間，電壓表測電源電壓，電源電壓不變，向右拉動拉環(huán)，即滑片P向右移動的過程中，電壓表示數(shù)不變；
②設串聯(lián)接入電路的定值電阻為R，閉合開關時，電路電流I=$\frac{U}{R+{R}_{滑}}$，
由I=$\frac{U}{R}$可得，電壓表示數(shù)U=IR_滑=$\frac{U}{R+{R}_{滑}}$R_滑，
由此可知，電壓表示數(shù)與滑動變阻器接入電路的電阻不成正比，且隨滑動變阻器阻值接入電路的阻值越大，電壓表示數(shù)增加變慢；因為拉力與滑動變阻器接入電路的阻值成正比，所以電壓表示數(shù)與滑動變阻器接入電路的阻值不成正比，因此當拉力為300N時，電壓表示數(shù)為3V；拉力為600N是300N的兩倍，電壓表示數(shù)小于電壓表原來示數(shù)的兩倍，
即電壓表示數(shù)小于3V×2=6V；
故答案為：（1）保護電路；（2）不變；小于．

點評 本題考查了定值電阻的作用、電壓表示數(shù)變化情況，分析清楚電路結(jié)構、熟練應用歐姆定律是正確解題的關鍵．