[滑动变阻器的“妙用”] 滑动变阻器的作用

  1 油量表      如图1所示的一种自动测定油箱内油面高度的装置,R是滑动变阻器,它的金属滑片是杠杆的一端,且由定位挡板限制只能在电阻上滑动。从油量表(由电流表改装而成)指针所指的刻度,就可以知道油箱内油面的高度h。已知电流增大时,电流表指针向右偏转,则
  A.油面下降时,电流表指针向右偏转
  B.油量表的零刻度线一定与电流表原零刻度线相重合
  C.油量表的刻度值从左往右是逐渐增大的
  D.油箱内的油越少,流过电流表的电流越大
  
  解析 当油量增加时,油面上升,浮标随同上升,杠杆右端指针,即与滑动变阻器R接触的金属片下移,变阻器接入电路的电阻减小,电路两端电压不变,电路中的电流增大,油量表(电流表)示数增大,指针偏转角度变大。反之,当油量减小时,滑动变阻器连入的电阻值增大,油量表指针偏转角度变小。故选C。
  
  2 电子秤
  
  如图2所示是大型电子地磅秤的电路图。当称重物时,在压力作用下滑片向下端滑动,变阻器连入电路的电阻_________,电流表的示数_______。(选填“变大”、“变小”或“不变”)这样把电流对应的重量刻在电流表的刻度盘上,就可以读出被称物体的重量。
  解析 电子秤可以反映弹簧上方受到压力的大小。当称重物时,在压力作用下变阻器的滑片向下端滑动,连入电路的电阻变小,电流表的示数变大。
  
  3 拉力计
  
  图3甲所示是拉力计原理图。硬质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计,P与R1间的摩擦不计)。定值电阻R0=5Ω,a、b是一根长为5cm的均匀电阻丝,阻值R��ab�=25Ω,电源电压U=3.0V,电流表的量程为0~0.6A,当不拉拉环时,金属滑片P刚好处于a端。已知该弹簧伸长的长度ΔL与所受拉力F间的关系如图3乙所示。
  
  
  (1)电路中连入R0的目的是___________。
  (2)将电流表的表盘改为拉力计的表盘,当不拉拉环时,拉力计表盘上的零刻度应标在电流表表盘的_________A处。
  (3) 通过计算说明,电流表表盘的0.6A处应标多少N?
  解 (1)防止电流过大而烧坏电流表(或答保护电路)。(2)0.1。
  (3)当电流为0.3A时变阻器连入电路中的电阻为:
  R1=R�总-R0=U/I-R0=5Ω。
  连入电路中的电阻线长度为
  L′=5Ω25Ω×5cm=1cm,
  则弹簧的伸长量为
  ΔL=4cm。
  由图像可知拉力F=400N。
  
  4 水力测速仪
  
  小明同学为了定性比较水的流速大小,设计了一个实验装置。如图5所示是他的部分设计图,小铜球P系在电阻可忽略的细金属丝下,悬挂在O点,AB为一固定在水平方向的电阻丝,它与金属丝接触良好(不计摩擦),B端在O点正下方。他设想:开始时小球沿竖直方向处于静止,当把小球P放入水平流动的水中时,球受到水流冲击向左偏移一定角度θ,水流速度越大,偏角θ越大。测量者可以根据电压表数值大小判断水流速度大小。请你完成余下的电路连接,要求流速大时,电压表示数大,流速小时电压表示数也小。
  解 答案见图6所示。
  
  5 风力测试仪
  
  小明同学设计的“风力测速仪”在校科技节上备受师生们的青睐,“风力测速仪”的原理如图7所示。电源电压6V,R0为保护电阻,AB为长20cm、阻值为50Ω的均匀电阻丝。OP为质量、电阻均不计的金属细杆,下端连接一个重为2N的球。闭合开关S,无风时,OP下垂并与电阻丝B端接触;有风时,球P受风力的作用,使金属细杆OP绕悬挂点O偏转,当偏转到电阻丝的A端时,电流表的示数为0.6A。已知悬挂点O与电阻丝B端的距离为10cm,金属细杆OP始终与电阻AB接触良好且无摩擦,求:
  
  (1)R0的阻值;
  (2)无风时电流表的示数;
  (3)在风力作用下,当金属细杆OP在图示位置静止时,作出F�风的力臂,并求出该力的大小。
  解 (1)金属细杆OP偏转到A端时,电阻R0直接连接在电源两端时的阻值
  R0=U/I0=10Ω。
  (2)无风时金属细杆OP下垂,R0与R��AB�串联
  I=U/R=U/(R0+R��AB�)=0.1A。
  (3)作F�风力臂L�风如图8所示。
  
  如图9所示,OP在图示位置平衡时,根据杠杆平衡条件F�风×L�风=G×L�G,得
  F�风=G×L�G/L�风。
  由相似三角形知L�风/L�风=OB/AB,所以
  F�风=AB/OB×G=20cm/10cm×2N=4N。
  注:2、刘庆云,山东枣庄市薛城舜耕中学,277000
  
  注:“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
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