Question

16．如图所示，AB间的弹簧中间有可收缩的导线将滑动变阻器接入电路，电源电压为15V，R₁为定值电阻，滑动变阻器R₂的阻值变化范围为0～10Ω．
（1）此装置可做为压力计使用．为使压力增大，压力计的示数随之增大，应把电压表改装为压力计．
（2）当A板上不受到力时，滑片P刚好位于R₂的最上端．此时闭合开关S，电流表示数为0.5A，求定值电阻R₁的阻值．
（3）下表是滑动变阻器阻值与压力的关系，已知该电压表的量程是0～3V，求该压力装置最大能承受的力为多少？

滑动变阻器阻值（欧姆）	0	2.5	5	7.5	10
压力（牛）	0	60	120	180	240

Answer 1

分析 （1）首先根据电路图分析电路的连接方式，然后结合欧姆定律和滑动变阻器接入电路电阻的变化判断电流表示数的变化；分析电压表和电流表中随压力增大其示数的变化，示数增大的电表可改装为压力计；
（2）分析当A板上不受到力时，滑片P刚好位于R₂的最上端的电路连接，根据欧姆定律的变形公式求电阻大小；
（3）该压力装置承受的压力越大，变阻器连入电路中的电阻越大，根据串联电路的规律和欧姆定律，电路中的电流越小，R₁的电压越小，电压表示数越大，根据电压表量程确定电压表最大示数．

解答 解：（1）闭合开关S，定值电阻和滑动变阻器串联在电路中，压力F增大时滑动变阻器接入电路的电阻变大，所以根据欧姆定律可知电路中电流会变小，即电流表示数变小．
因电路中电流会变小，根据欧姆定律的变形公式U=IR，这时定值电阻两端的电压变小，由串联电路电压的规律，滑动变阻器两端的电压增大，电压表测量滑动变阻器两端的电压，所以电压表的示数增大，可见电压表的示数随压力增大而增大，所以可改装为压力计；
（2）当A板上不受到力时，滑片P刚好位于R₂的最上端，此时闭合开关S，电路中只有R₁，电流表示数为0.5A，根据欧姆定律：I=$\frac{U}{R}$，定值电阻R₁的阻值：
R₁=$\frac{U}{{I}_{1}}=\frac{15V}{0.5A}$=30Ω；
（3）已知该电压表的量程是0～3V，故电压表最大示数U_表=3V，根据串联电路电压规律，此时定值电阻的电压：
U_定=U-U_表=15V-3V=12V，由欧姆定律，通过定值电阻的电流：
I=$\frac{{U}_{定}}{{R}_{1}}=\frac{12V}{30Ω}$=0.4A，
由欧姆定律的变形公式，此时变阻器连入电路中的电阻：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3V}{0.4A}$=7.5Ω，由表中数据知，最大压力为180N．
答：（1）电压．
（2）当A板上不受到力时，滑片P刚好位于R₂的最上端．此时闭合开关S，电流表示数为0.5A，定值电阻R₁的阻值为30Ω．
（3）已知该电压表的量程是0～3V，该压力装置最大能承受的力为180N．

点评 本题考查串联电路的规律及欧姆定律的运用，关键是从图表中获取有效的信息．