题目内容

【题目】如图是简易的身高测量仪,用滑片在绷直的电阻丝上滑动代替滑动变阻器。将电压表改装成 身高显示仪,要求所测身高越高,显示仪示数越大,且刻度均匀。

(1)同学们设计了如图所示电路,老师指出设计有不合理的地方,下列 分析正确的是__________。

A、移动滑片P时,电路的总电阻没有变化

B、当所测身高越高时,电压表的示数越小

C、电压表的示数变化量跟身高变化量不成正比

D、电压表的示数不能由零变化到最大刻度值

(2)在老师的指导下,同学们设计出了正确的电路,是下图四个电路中的__________电路。

(3)确定正确的电路设计方案后,小组成员开始对器材的参数进行选择,他们采用了电压为 9V 的电源,一根长为 80cm 的均匀电阻丝(0.5/cm)、量程为 0~3V 的电压表。为了让测量仪测量身高的范围达到最大,且测量精确度最高,选择的定值电阻的阻值应该为__________。

(4)利用以上选定的器材,小组同学连接好了测量电路,对身高 160cm 的小致进行测量时,电 压表的示数为 1.5V,则此测量仪所能测得同学的最高身高是______________ cm。

【答案】C 丁 80 300

【解析】

(1)[1]由题图知,变阻器与电阻串联,电压表测变阻器两端的电压;

A.移动滑片P时,接入电路的阻值改变,电路的总电阻等于两个电阻之和,所以总电阻也会发生改变,故A项错误;

B.当所测身高越大时,接入电路的阻值越大,根据串联分压规律可知,电压表的示数变大,故B项错误;

C.图中身高的变化量决定了变阻器的电阻变化量,该电路中的电流:

电压表的示数:

由此可见,电压表的示数与接入的阻值不成正比,则电压表示数的变化量与的阻值变化量不成正比,所以电压表的示数变化量跟身高变化量不成正比,故C项正确;

D.当滑片在最下端时,变阻器的阻值为零,电压表的示数为零;当滑片在最上端时,变阻器接入的阻值最大,电压表的示数也最大,因此,电压表的示数能由零变化到最大刻度值,故D项错误。

(2)[2]由甲电路图可知,变阻器与电阻串联,电压表测电阻两端的电压,人身高越高,电阻越大,电压表示数越大,但由于电压表的示数变化量跟身高变化量不成正比,所以刻度并不均匀,不合题意;

由乙电路图可知,变阻器与电阻串联,电压表测电阻两端的电压,人身高越高,电阻越大,电压表示数越小,不合题意;

由丙电路图可知,变阻器与电阻串联,人身高变化不会改变接入电路电阻的大小,电压表测上半部分那段电阻两端的电压,身高越高,电压表示数越小,不合题意;

由丁电路图可知,变阻器与电阻串联,人身高变化不改变接入电路电阻的大小,整个电路电流I不变。电压表测下半部分那段电阻两端的电压,其示数为:,所以电压表示数与电阻的阻值成正比,因此刻度是均匀的,且身高越高,电压表示数越大,符合题意。

(3)[3]由上述分析可知,正确的电路为丁图。电阻丝的最大阻值为:

当电压表示数最大为3V时,测的是全部电阻丝两端的电压,此时电路中的电流:

由于丁图中电流大小始终不变,所以电路中的总电阻始终为:

则定值电阻阻值应为:

(4)[4]由题意知,电路中的电流保持0.075A不变,当电压表的示数为1.5V时,所利用到的电阻丝的阻值是:

当电阻丝全部利用完时,所能测量的身高值最大,为:

故此测量仪所能测得同学的最高身高是200cm。

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