题目内容
为了参加全国青少年创新大赛，小明运用所学电学知识，设计了一个电子身高测量仪，如图所示，其中定值电阻R1=5Ω，电源电压恒为4、5V，R2的规格为“15Ω 0.5A”，电压表量程为0～3V，电流表量程为0～0.6A．（1）R1在电路中的作用是
保护电路
保护电路
．（2）为了保证电路中各元件安全工作，变阻器接入电路的阻值范围是
4Ω～10Ω
4Ω～10Ω
．分析：（1）由电路结构可知，滑动变阻器有短路的可能性，为了防止出现短路而用R1来保护电路．
（2）为保证安全，则应保证电路中的各元件都不能超过最大限制电流，根据R2允许通过的最大电流和电流表的量程确定电路中的最大电流，然后根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的最小值；电压表的示数最大时，根据串联电路的电压特点求出定值电阻两端的电压，根据欧姆定律求出电路中的电流，再根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的最大值，即可得出答案．
（2）为保证安全，则应保证电路中的各元件都不能超过最大限制电流，根据R2允许通过的最大电流和电流表的量程确定电路中的最大电流，然后根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的最小值；电压表的示数最大时，根据串联电路的电压特点求出定值电阻两端的电压，根据欧姆定律求出电路中的电流，再根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的最大值，即可得出答案．
解答：解：（1）当滑动变阻器滑片滑到最底端时，滑动变阻器会短路，故R1可以防止整个电路发生短路而烧坏电流表，故R1的作用为保护电路；
（2）由题意知，电流表量程为0～0.6A，而R2允许通过的最大电流为0.5A，故电路中电流不得超过I1=0.5A，
则由欧姆定律可得：
电路的总电阻R总=
=
=9Ω，
则此时滑动变阻器接入电阻为R2min=R总-R1=9Ω-5Ω=4Ω；
电压表量程为0～3V，故滑动变阻器两端的电压不得超过U2′=3V，
则当滑动变阻器两端的电压为3V时，R1两端的电压为U1=U-U2′=4.5V-3V=1.5V；
则由欧姆定律可得：
电路中电流为I2=
=
=0.3A；
则滑动变阻器的阻值R2max=
=
=10Ω；
故滑动变阻器的阻值范围为4Ω～10Ω．
故答案为：
（1）保护电路；（2）4Ω～10Ω．
（2）由题意知，电流表量程为0～0.6A，而R2允许通过的最大电流为0.5A，故电路中电流不得超过I1=0.5A，
则由欧姆定律可得：
电路的总电阻R总=
| U |
| I1 |
| 4.5V |
| 0.5A |
则此时滑动变阻器接入电阻为R2min=R总-R1=9Ω-5Ω=4Ω；
电压表量程为0～3V，故滑动变阻器两端的电压不得超过U2′=3V，
则当滑动变阻器两端的电压为3V时，R1两端的电压为U1=U-U2′=4.5V-3V=1.5V；
则由欧姆定律可得：
电路中电流为I2=
| U1 |
| R1 |
| 1.5V |
| 5Ω |
则滑动变阻器的阻值R2max=
| U2 |
| I2 |
| 3V |
| 0.3A |
故滑动变阻器的阻值范围为4Ω～10Ω．
故答案为：
（1）保护电路；（2）4Ω～10Ω．
点评：本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用，关键是根据滑动变阻器允许通过的最大电流确定滑动变阻器接入电路的电阻，对学生的分析能力要求较高，有一定的难度．
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