Question

10．如圖所示，是我市某中學(xué)物理興趣小組設(shè)計(jì)的電子身高測量儀的電路圖，其中，定值電阻R₁=6Ω，電源電壓恒為4.5V，R₂的規(guī)格為“15Ω　0.5A”，電壓表的量程為0～3V，電流表的量程為0～0.6A，閉合S，則（　�。�

• A． 當(dāng)測個(gè)頭高的同學(xué)身高時(shí)，電壓表的示數(shù)比測個(gè)頭矮的同學(xué)時(shí)小
• B． 當(dāng)R₂接入電路中的電阻為1.5Ω時(shí)，電流表的示數(shù)為0.6A
• C． 為了保證電路中各元件安全工作，變阻器接入電路的阻值范圍是0～12Ω
• D． 當(dāng)R₂接入電路中的電阻為9Ω時(shí)，電阻R₁消耗消耗的功率為0.54W

Answer 1

分析 由身高測量儀的結(jié)構(gòu)可知當(dāng)身高增加時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電阻的變化，則由歐姆定律可求得電路中的電流，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓規(guī)律可求得電壓表示數(shù)變化；
定值電阻與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，由串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律可以求出電流表示數(shù)；
根據(jù)題意求出電路最大電流，由串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路的最小阻值；電壓表測滑動(dòng)變阻器兩端電壓，電壓表示數(shù)等于它的量程時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大，由串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律可以求出滑動(dòng)變阻器接入電路的最大阻值，然后確定滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值范圍．

解答 解：由電路圖可知，兩電阻串聯(lián)，電流表測電路電流，電壓表測滑動(dòng)變阻器兩端電壓；
A、由電路圖可知，當(dāng)被測身高增加時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻增大，滑動(dòng)變阻器分壓變大，電壓表測滑動(dòng)變阻器兩端電壓，則電壓表示數(shù)變大，故A錯(cuò)誤；
B、當(dāng)變阻器R₂接入電路的阻值是1.5Ω時(shí)，電路中總電阻R=R₁+R₂=6Ω+1.5Ω=7.5Ω，
由歐姆定律可得電路中電流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{4.5V}{7.5Ω}$=0.6A＞0.5A，不能保證滑動(dòng)變阻器安全，故B錯(cuò)誤；
C、①由題意知，電路允許通過的最大電流I=0.5A，由I=$\frac{U}{R}$可知，此時(shí)電路總電阻R_總=$\frac{U}{{I}_{最大}}$=$\frac{4.5V}{0.5A}$=9Ω，
此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最小，R_滑最小=R_總-R₁=9Ω-5Ω=4Ω；②由題意知，電壓表最大示數(shù)為3V，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大，此時(shí)電阻R₁的電壓U₁=U-U_滑=4.5V-3V=1.5V，電路電流I′=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{1.5V}{6Ω}$=0.25A，由I=$\frac{U}{R}$可知，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值R_滑最大=$\frac{{U}_{滑}}{I′}$=$\frac{3V}{0.25A}$=12Ω；
由①②可知，4Ω≤R_滑≤10Ω，即滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值范圍是4Ω～12Ω，故C錯(cuò)誤；
D、當(dāng)R₂接入電路中的電阻為9Ω時(shí)，電路電流：I=$\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{4.5V}{6Ω+9Ω}$=0.3A，電阻R₁消耗的功：P₁=I²R₁=（0.3A）²×6Ω=0.54W，故D正確；
故選D．

點(diǎn)評(píng) 該題考查了歐姆定律的應(yīng)用，考查學(xué)生應(yīng)用物理知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，解決此類問題應(yīng)注意認(rèn)真審題，找出題目中用到的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行解答