Question

【題目】初三實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)決定設(shè)計(jì)一個簡易的身高測量儀,可用器材有電壓恒定的電源、電壓表、電阻絲、定值電阻、開關(guān)、導(dǎo)線(若干)等。他們的設(shè)想是:用滑片在繃直的電阻絲上滑動代替滑動變阻器；將電壓表改裝成身高顯示儀----所測身高越大,顯示儀示數(shù)越大，且刻度均勻。

(1)同學(xué)們設(shè)計(jì)了如圖所示電路，老師指出他們的設(shè)計(jì)有不夠合理的地方。你認(rèn)為下列分析正確的是______。

A.移動滑片P時(shí).電路的總電阻沒有變化 B.當(dāng)所測身高越大時(shí),電壓表的示數(shù)越小

C.電壓表的示數(shù)變化量跟身高變化量不成正比 D.電壓表的示數(shù)不能由零變化到最大刻度值

(2)在老師的引導(dǎo)下,同學(xué)們設(shè)計(jì)出了正確的電路.是圖四個電路中的_____________電路。

(3)確定正確的電路設(shè)計(jì)方案后,小組成員開始對器材的參數(shù)進(jìn)行選擇。他們用了電壓為12V的電源、一根長為80cm的均勻電阻絲(0.5Ω/cm)、量程為0~3V的電壓表。為讓測量儀測量身高的范圍能達(dá)到最大,且測量精確度最高,選擇的定值電阻R1的阻值應(yīng)該為_______Ω。

(4)利用選定的器材.小組同學(xué)連接好了測量電路。對身高為160cm的小曾進(jìn)行測量時(shí)，電壓表的示數(shù)為1.5V；對小楊進(jìn)行測量時(shí),電壓表的示數(shù)為1.2V,則小楊的身高為_______________cm。

Answer 1

【答案】C 丁 120Ω 152cm

【解析】

第一空．AB由圖所示兩電阻串聯(lián)，滑動變阻器接入部分為下半部分，上下移動會改變接入阻值，且P向上滑動，電阻變大，由串聯(lián)分壓可知，分得的電壓變大。C電壓表示數(shù)U=IR滑，而I和R滑均會變化，所以U與R滑不成正比。D當(dāng)P在最低端，變阻器電阻為零，電壓表示數(shù)為0；

第二空．甲圖，電壓表示數(shù)隨身高增大而增大，電壓表示數(shù)U=IR滑，而I和R滑均會變化，所以U與R滑不成正比，示數(shù)不均勻；乙圖，電壓表測R1兩端電壓，由串聯(lián)分壓可知，電壓表示數(shù)隨身高增大示數(shù)減��；丙圖、丁圖，接入阻值不變，電路電流I不變，U=IR滑，所以U與R滑成正比，丙隨身高的增大而減小，丁隨身高的增大而增大，均線性變化，刻度均勻；

第三空．電阻絲電阻R2為40Ω，電壓表量程3V，電源電壓12V，根據(jù)串聯(lián)分壓可得定值電阻電壓為：

12V-3V=9V

由串聯(lián)電路電壓比等于電阻比可得R1阻值為：

即

解得R1阻值為120Ω；

第四空．電壓表示數(shù)為1.5V時(shí)，由串聯(lián)分壓可知：

即

可解得R2下=20Ω，因?yàn)殡娮杞z0.5Ω/cm且小曾160cm，因此電阻絲底端到地面為120cm。電壓表示數(shù)為1.2V時(shí)，由串聯(lián)分壓可知：

即

可解得

因?yàn)殡娮杞z0.5Ω/cm

所以接入長度32cm，所以小楊身高152cm。