Question

【題目】為參加全國(guó)青少年創(chuàng)新大賽，小強(qiáng)運(yùn)用電學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)了一個(gè)電子身高測(cè)量?jī)x，如圖所示，其中，電源電壓恒為6V，定值電阻R0=5Ω； R是一只固定著的、豎直放置的硬電阻棒，總長(zhǎng)為30cm，總電阻為15Ω，其接入電路的電阻與接入電路的棒長(zhǎng)成正比；金屬棒cd和MP（右端P是滑片）與電路接觸良好，電阻不計(jì)．

（1）定值電阻R0在電路中的作用是 ．
（2）當(dāng)滑片P分別在a，b兩點(diǎn)時(shí)，電流表和電壓表的示數(shù)分別為多少？
（3）小強(qiáng)和小明分別用該測(cè)量?jī)x測(cè)量時(shí)，電流表的示數(shù)分別為0.5A和0.6A，已知小強(qiáng)的身高為170cm，則小明的身高為多少？

Answer 1

【答案】
（1）保護(hù)電路
（2）解：當(dāng)滑片位于a點(diǎn)時(shí)，定值電阻與電阻棒的最大電阻串聯(lián)，電壓表測(cè)電阻棒兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流，

∵串聯(lián)電路中的總電阻等于各分電阻之和，

∴電流表的示數(shù)：

Ia= = =0.3A，

電壓表的示數(shù)：

Ua=IaRa=0.3A×15Ω=4.5V；

當(dāng)滑片位于b點(diǎn)時(shí)，電路為R0的簡(jiǎn)單電路，電壓表被短路即電壓表的示數(shù)為0，

電流表的示數(shù)：

I′= = =1.2A；

（3）解：小強(qiáng)測(cè)身高時(shí)，電路總電阻：

R總1= = =12Ω，

滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值：

RPb1=R總1﹣R0=12Ω﹣5Ω=7Ω，

滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻棒長(zhǎng)度：

Lpb1= ×30cm=14cm，

滑動(dòng)變阻器b端到地面高：

h=170cm﹣14cm=156cm，

小明測(cè)身高時(shí)電路總電阻：

R總2= = =10Ω，

滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻：

RPb2=R總2﹣R0=10Ω﹣5Ω=5Ω，

滑動(dòng)變阻器電阻棒接入電路的長(zhǎng)度：

Lpb2= ×30cm=10cm，

小明身高：

h小明=h+Lpb2=156cm+10cm=166cm．

【解析】（1）由電路圖可知，電阻R0與滑動(dòng)變阻器R串連接入電路，電阻R0起保護(hù)電路的作用；（2）當(dāng)滑片位于a點(diǎn)時(shí)，定值電阻與電阻棒的最大電阻串聯(lián)，電壓表測(cè)電阻棒兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的電流，再根據(jù)歐姆定律求出電阻棒兩端的電壓；當(dāng)滑片位于b點(diǎn)時(shí)，電壓表被短路，電路為R0的簡(jiǎn)單電路，根據(jù)歐姆定律求出電路中的電流；（3）由歐姆定律求出小強(qiáng)測(cè)身高時(shí)電路的總電阻，由串聯(lián)電路的特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻值，然后求出滑動(dòng)變阻器電阻棒接入電路的長(zhǎng)度，再求出滑動(dòng)變阻器下端距地面的高度；由歐姆定律求出小明測(cè)身高時(shí)電路的總電阻，由串聯(lián)電路特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，然后求出滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻棒的長(zhǎng)度，最后求出小明的身高．
【考點(diǎn)精析】根據(jù)題目的已知條件，利用歐姆定律及其應(yīng)用和電阻的串聯(lián)的相關(guān)知識(shí)可以得到問(wèn)題的答案，需要掌握歐姆定律的應(yīng)用： ① 同一個(gè)電阻，阻值不變，與電流和電壓無(wú)關(guān) 但加在這個(gè)電阻兩端的電壓增大時(shí)，通過(guò)的電流也增大．（R=U/I） ② 當(dāng)電壓不變時(shí)，電阻越大，則通過(guò)的電流就越�。�（I=U/R） ③ 當(dāng)電流一定時(shí)，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）；電阻的串聯(lián)有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（指R1，R2串聯(lián)） 1、電流：I=I1=I2（串聯(lián)電路中各處的電流相等） 2、電壓：U=U1+U2（總電壓等于各處電壓之和） 3、 電阻：R=R1+R2（總電阻等于各電阻之和）如果n個(gè)阻值相同的電阻串聯(lián)，則有R總=nR 4、分壓作用：U1:U2=R1:R2．