2026年优佳学案(云南)九年级物理全一册人教版第108页答案
7. 物理兴趣小组设计了如图甲所示的电子身高测量仪,已知定值电阻$R_1=6\ \Omega$,电源电压恒为4.5 V,$R_2$的规格为“15 Ω 0.5 A”,电流表的测量范围为0~0.6 A,电压表的测量范围为0~3 V,b点距离水平地面的高度为1.4 m,$R_2$的电阻与其电阻丝长度L的关系如图乙所示。

(1)闭合开关S,当电流表示数$I=0.3\ \mathrm{A}$时,求被测者的身高。
(2)为了保证电路中各元件安全工作,该小组设计的电路中滑动变阻器接入电路中的电阻范围是多少?

答案

解:
(1) 由图甲可知,$R_1$与$R_2$串联,电流表测电路电流,电压表测$R_2$两端电压。
根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$,当电流$I=0.3\ \mathrm{A}$时,电路总电阻:
$R_{\mathrm{总}}=\frac{U}{I}=\frac{4.5\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=15\ \Omega$
滑动变阻器接入的阻值:
$R_2=R_{\mathrm{总}}-R_1=15\ \Omega-6\ \Omega=9\ \Omega$
由图乙可知,$R_2$的阻值与电阻丝长度$L$满足关系$\frac{R_2}{L}=30\ \Omega/\mathrm{m}$,当$R_2=9\ \Omega$时,对应电阻丝接入长度$L=0.3\ \mathrm{m}$。
已知b点距地面高度为1.4 m,因此被测者身高:
$h=1.4\ \mathrm{m}+0.3\ \mathrm{m}=1.7\ \mathrm{m}$
(2) 分析各元件的安全限制:
- 滑动变阻器规格为“15 Ω 0.5 A”,电流表量程0~0.6 A,因此电路允许的最大电流$I_{\mathrm{max}}=0.5\ \mathrm{A}$。
此时电路总电阻最小:
$R_{\mathrm{总min}}=\frac{U}{I_{\mathrm{max}}}=\frac{4.5\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}}=9\ \Omega$
滑动变阻器接入的最小阻值:
$R_{2\mathrm{min}}=R_{\mathrm{总min}}-R_1=9\ \Omega-6\ \Omega=3\ \Omega$
- 电压表量程为0~3 V,即$R_2$两端最大电压$U_{2\mathrm{max}}=3\ \mathrm{V}$,此时$R_1$两端电压$U_1=U-U_{2\mathrm{max}}=4.5\ \mathrm{V}-3\ \mathrm{V}=1.5\ \mathrm{V}$,电路电流:
$I_{\mathrm{min}}=\frac{U_1}{R_1}=\frac{1.5\ \mathrm{V}}{6\ \Omega}=0.25\ \mathrm{A}$
滑动变阻器接入的最大阻值:
$R_{2\mathrm{max}}=\frac{U_{2\mathrm{max}}}{I_{\mathrm{min}}}=\frac{3\ \mathrm{V}}{0.25\ \mathrm{A}}=12\ \Omega$
因此滑动变阻器接入电路的电阻范围为$3\ \Omega ∼ 12\ \Omega$。
答案:
(1) 被测者的身高为$\boldsymbol{1.7\ \mathrm{m}}$;
(2) 滑动变阻器接入电路的电阻范围为$\boldsymbol{3\ \Omega ∼ 12\ \Omega}$。