Question

12．為參加全國青少年創(chuàng)新大賽，小強運用電學(xué)知識設(shè)計了一個電子身高測量儀，如圖所示．其中定值電阻R₀=5Ω，電源電壓恒為4.5V，R是固定的、豎直放置的硬電阻棒、總長為30cm，總電阻為15Ω，其接入電路的電阻與接入電路的棒長成正比，金屬桿cd和MP（右端P是滑片）與電路接觸良好，電阻不計．
（1）R₀在電路中的作用是保護電路．
（2）當(dāng)被測身高增加時，電壓表的示數(shù)變大（選填“變大”、“變小”、“不變”）．
（3）小強用該測量儀測量時，電流表示數(shù)為0.3A，已知滑動變阻器b端到地面的距離為150cm，則小明的身高h為多少cm？

Answer 1

分析 （1）由電路圖可知，電阻R₀與滑動變阻器R串聯(lián)接入電路，電阻R₀起保護電路的作用．
（2）分析升高增加時，滑片P的移動方向，判斷滑動變阻器接入電路的阻值如何變化，由串聯(lián)電路特點判斷電壓表示數(shù)如何變化．
（3）由歐姆定律求出小強測身高時電路的總電阻，由串聯(lián)電路的特點求出滑動變阻器接入電路的電阻值，然后求出滑動變阻器電阻棒接入電路的長度，再求出滑動變阻器下端距地面的高度；由歐姆定律求出小明測身高時電路的總電阻，由串聯(lián)電路特點求出滑動變阻器接入電路的阻值，然后求出滑動變阻器接入電路的電阻棒的長度，最后求出小明的身高．

解答 解：（1）由電路圖可知，電阻R₀在電路起保護電路的作用．
（2）由電路圖可知，電壓表測滑動變阻器兩端電壓，被測身高增加時，
滑動變阻器電阻棒接入電路的長度增加，滑動變阻器接入電路的阻值變大，
滑動變阻器的分壓變大，因此電壓表示數(shù)變大．
（3）由I=$\frac{U}{R}$可知，電路電阻：R_總=$\frac{U}{I}$=$\frac{4.5V}{0.3A}$=15Ω，
滑動變阻器接入電路的阻值：R_滑=R_總-R₀=15Ω-5Ω=10Ω，
滑動變阻器接入電路的電阻棒長度：L=$\frac{10Ω}{15Ω/30cm}$=20cm，
小明的身高：h=h_b地+L=150cm+20cm=170cm．
故答案為：（1）保護電路；（2）變大；小明身高為170cm．

點評 本題考查了定值電阻的作用、電路的動態(tài)變化，即電壓表示數(shù)如何變化、求小明升高，分析清楚電路結(jié)構(gòu)是正確解題的前提；求小明的身高是本題的難點，熟練應(yīng)用串聯(lián)電路特點及歐姆定律、求出電阻棒接入電路的長度是正確解最后一問的關(guān)鍵．