8.右图是大型电子磅秤的电路图(电源电压恒定),当称物体的物重时,滑动变阻器R的滑片P会向下端滑动。当被称物体的物重为$ G_1 $时,电流表的示数为$ I_1 $。被称物体的物重为$ G_2 $时,电流表的示数为$ I_2 $。若$ I_1 < I_2 $,则$ G_1 $

<
(填“<”“>”或“=”)$ G_2 $。答案
8. <
解析
【分析】
首先明确电路结构:滑动变阻器R与定值电阻R₀串联,电流表测量串联电路的电流。根据欧姆定律,电源电压恒定,电路电流与总电阻成反比。当物重增大时,滑片P向下滑动,滑动变阻器接入电路的电阻会减小,总电阻减小,电路电流会增大。已知I₁<I₂,说明I₁对应的总电阻更大,对应的滑动变阻器接入电阻更大,此时滑片位置更高,即物重更小,由此可判断G₁与G₂的关系。
【解析】
电路中,滑动变阻器R与定值电阻R₀串联,电流表测串联电路的电流。电源电压U恒定,根据欧姆定律$I=\frac{U}{R_{总}}$,总电阻$R_{总}=R+R_0$,电流I与总电阻成反比。
当物重越大时,滑片P向下滑动越多,滑动变阻器R接入电路的电阻越小,总电阻越小,电路电流越大。
已知$I_1<I_2$,说明$I_1$对应的总电阻更大,对应的滑动变阻器接入电阻更大,此时滑片位置更高,即物重更小,因此$G_1<G_2$。
【答案】
<
【知识点】
欧姆定律、串联电路特点
【点评】
本题结合电子磅秤的实际电路,考查欧姆定律的应用,关键是明确滑动变阻器接入电阻随物重的变化规律,以及电流与电阻的反比关系,属于基础应用题型。
【难度系数】
0.5
首先明确电路结构:滑动变阻器R与定值电阻R₀串联,电流表测量串联电路的电流。根据欧姆定律,电源电压恒定,电路电流与总电阻成反比。当物重增大时,滑片P向下滑动,滑动变阻器接入电路的电阻会减小,总电阻减小,电路电流会增大。已知I₁<I₂,说明I₁对应的总电阻更大,对应的滑动变阻器接入电阻更大,此时滑片位置更高,即物重更小,由此可判断G₁与G₂的关系。
【解析】
电路中,滑动变阻器R与定值电阻R₀串联,电流表测串联电路的电流。电源电压U恒定,根据欧姆定律$I=\frac{U}{R_{总}}$,总电阻$R_{总}=R+R_0$,电流I与总电阻成反比。
当物重越大时,滑片P向下滑动越多,滑动变阻器R接入电路的电阻越小,总电阻越小,电路电流越大。
已知$I_1<I_2$,说明$I_1$对应的总电阻更大,对应的滑动变阻器接入电阻更大,此时滑片位置更高,即物重更小,因此$G_1<G_2$。
【答案】
<
【知识点】
欧姆定律、串联电路特点
【点评】
本题结合电子磅秤的实际电路,考查欧姆定律的应用,关键是明确滑动变阻器接入电阻随物重的变化规律,以及电流与电阻的反比关系,属于基础应用题型。
【难度系数】
0.5
9.如图,电源电压保持不变,闭合开关S,电路正常工作,缓慢移动滑片由a到b,电压表示数将

变小
(选填“变大”“变小”或“不变”);继续缓慢移动滑片由b到c,实验过程中突然发现电流表示数变小且不为零,电压表的示数变大,产生此现象的故障原因可能是滑片与电阻丝之间接触不良或滑片与电阻丝之间断开
。答案
9. 变小 滑片与电阻丝之间接触不良或滑片与电阻丝之间断开
解析
【分析】
首先明确电路结构:灯泡L与滑动变阻器R串联,电流表测电路电流,电压表测滑动变阻器两端电压。第一步,分析滑片从a到b移动时,滑动变阻器接入电阻的变化,结合串联分压规律判断电压表示数变化;第二步,分析滑片从b到c时的故障现象:电流表示数变小且不为零说明电路仍通路,电压表示数变大说明滑动变阻器分压增大,据此判断故障原因。
【解析】
1. 滑片由a到b移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变小,根据串联电路分压原理,电阻越小分得的电压越小,因此电压表(测滑动变阻器电压)示数变小。
2. 滑片由b到c时,电流表示数变小且不为零,说明电路未断路;电压表示数变大,说明滑动变阻器两端电压增大,故障原因是滑片与电阻丝之间接触不良(或断开),此时滑动变阻器接入电阻变大,电路总电阻变大,电流变小,滑动变阻器分压变大,符合现象。
【答案】
变小;滑片与电阻丝之间接触不良(或滑片与电阻丝之间断开)
【知识点】
串联电路分压、电路故障分析
【点评】
本题结合串联电路特点和欧姆定律分析电表示数变化,需明确电表测量对象,故障判断要结合电路通断和电表示数变化,难度适中。
【难度系数】
0.5
首先明确电路结构:灯泡L与滑动变阻器R串联,电流表测电路电流,电压表测滑动变阻器两端电压。第一步,分析滑片从a到b移动时,滑动变阻器接入电阻的变化,结合串联分压规律判断电压表示数变化;第二步,分析滑片从b到c时的故障现象:电流表示数变小且不为零说明电路仍通路,电压表示数变大说明滑动变阻器分压增大,据此判断故障原因。
【解析】
1. 滑片由a到b移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变小,根据串联电路分压原理,电阻越小分得的电压越小,因此电压表(测滑动变阻器电压)示数变小。
2. 滑片由b到c时,电流表示数变小且不为零,说明电路未断路;电压表示数变大,说明滑动变阻器两端电压增大,故障原因是滑片与电阻丝之间接触不良(或断开),此时滑动变阻器接入电阻变大,电路总电阻变大,电流变小,滑动变阻器分压变大,符合现象。
【答案】
变小;滑片与电阻丝之间接触不良(或滑片与电阻丝之间断开)
【知识点】
串联电路分压、电路故障分析
【点评】
本题结合串联电路特点和欧姆定律分析电表示数变化,需明确电表测量对象,故障判断要结合电路通断和电表示数变化,难度适中。
【难度系数】
0.5
10.图甲是一个电子拉力计原理图。硬质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(P与$R_1$间的摩擦不计)。电压表量程为0~3 V,a、b是一根长为6 cm的均匀电阻丝,阻值$R_1=30\ \Omega$,电源电压$U=6\ \mathrm{V}$。

(1)要保证电压表能正常工作,电路中$R_0$至少应为
(2)当拉环不受拉力时,滑片P处于a端,闭合开关后电压表的读数为
(3)已知该弹簧伸长的长度$\Delta L$与所受拉力F间的关系如图乙所示,若$R_0=45\ \Omega$,通过计算说明,开关S闭合后,当电压表指针指在0.8 V处,作用在拉环上水平向右的拉力为多大?此拉力器的量程为多少?
(1)要保证电压表能正常工作,电路中$R_0$至少应为
30 Ω
。(2)当拉环不受拉力时,滑片P处于a端,闭合开关后电压表的读数为
0
V。(3)已知该弹簧伸长的长度$\Delta L$与所受拉力F间的关系如图乙所示,若$R_0=45\ \Omega$,通过计算说明,开关S闭合后,当电压表指针指在0.8 V处,作用在拉环上水平向右的拉力为多大?此拉力器的量程为多少?
答案
10. (1)30 Ω (2)0 (3)$I=U/(R_0+R_1)=6\ \mathrm{V}/(45\ \Omega+30\ \Omega)=0.08\ \mathrm{A}$,$R_{aP}=U_{aP}/I=0.8\ \mathrm{V}/0.08\ \mathrm{A}=10\ \Omega$,$L_{aP}/6\ \mathrm{cm}=10\ \Omega/30\ \Omega$,$L_{aP}=2\ \mathrm{cm}$。根据图像得:$F=200\ \mathrm{N}$。由于滑动变阻器的电压最大为2.4 V,拉力器的量程为0~600 N。
解析
【分析】
本题结合串联电路规律、欧姆定律和弹簧形变与拉力的关系解题:
(1)明确电路为R₀与R₁串联,电压表测R₁上a到滑片P段的电压,要保证电压表不超量程,需找到电压表最大电压时的电路条件,结合串联电流、电压规律计算R₀最小值;
(2)拉环不受拉力时滑片在a端,此时电压表所测电阻丝长度为0,电压为0;
(3)先计算电路电流,再由电压表读数算出对应电阻丝电阻,利用均匀电阻丝的电阻与长度正比关系得到弹簧伸长量,对照图乙得拉力;最后根据电压表最大允许电压算出最大伸长量,对应拉力即量程。
【解析】
(1)R₀与R₁串联,电流处处相等。当滑片在b端时,电压表测整个R₁的电压,此时电压最大,需满足Uᵥ≤3V。
由欧姆定律,电路电流I=U/(R₀+R₁),电压表电压Uᵥ=I·R₁= [U R₁]/(R₀+R₁),代入U=6V、R₁=30Ω:
(6×30)/(R₀+30) ≤3 → 180 ≤3(R₀+30) → R₀≥30Ω,故R₀至少为30Ω。
(2)拉环不受拉力时,滑片P在a端,电压表所测aP段电阻为0,因此电压表示数为0V。
(3)当R₀=45Ω时,电路电流:
I=U/(R₀+R₁)=6V/(45Ω+30Ω)=0.08A;
电压表读数0.8V时,aP段电阻:
Rₐₚ=Uᵥ/I=0.8V/0.08A=10Ω;
因R₁均匀,电阻与长度成正比,故aP段长度:
Lₐₚ=(Rₐₚ/R₁)×6cm=(10Ω/30Ω)×6cm=2cm,即弹簧伸长ΔL=2cm;
对照图乙,ΔL=2cm时,拉力F=200N;
当电压表最大允许电压为3V时,电路电流仍为0.08A,此时aP段最大电压为I·R₁=0.08A×30Ω=2.4V,对应aP段长度为6cm,即ΔL=6cm,对照图乙得拉力F=600N,故量程为0~600N。
【答案】
(1)30 Ω;(2)0;(3)拉力为200 N,量程为0~600 N
【知识点】
串联电路规律、欧姆定律、弹簧形变与拉力的关系
【点评】
本题综合考查电路分析、欧姆定律应用及图像信息的读取,需理清各物理量间的联系,注意电压表量程的限制条件,是中等难度的综合题。
【难度系数】
0.5
本题结合串联电路规律、欧姆定律和弹簧形变与拉力的关系解题:
(1)明确电路为R₀与R₁串联,电压表测R₁上a到滑片P段的电压,要保证电压表不超量程,需找到电压表最大电压时的电路条件,结合串联电流、电压规律计算R₀最小值;
(2)拉环不受拉力时滑片在a端,此时电压表所测电阻丝长度为0,电压为0;
(3)先计算电路电流,再由电压表读数算出对应电阻丝电阻,利用均匀电阻丝的电阻与长度正比关系得到弹簧伸长量,对照图乙得拉力;最后根据电压表最大允许电压算出最大伸长量,对应拉力即量程。
【解析】
(1)R₀与R₁串联,电流处处相等。当滑片在b端时,电压表测整个R₁的电压,此时电压最大,需满足Uᵥ≤3V。
由欧姆定律,电路电流I=U/(R₀+R₁),电压表电压Uᵥ=I·R₁= [U R₁]/(R₀+R₁),代入U=6V、R₁=30Ω:
(6×30)/(R₀+30) ≤3 → 180 ≤3(R₀+30) → R₀≥30Ω,故R₀至少为30Ω。
(2)拉环不受拉力时,滑片P在a端,电压表所测aP段电阻为0,因此电压表示数为0V。
(3)当R₀=45Ω时,电路电流:
I=U/(R₀+R₁)=6V/(45Ω+30Ω)=0.08A;
电压表读数0.8V时,aP段电阻:
Rₐₚ=Uᵥ/I=0.8V/0.08A=10Ω;
因R₁均匀,电阻与长度成正比,故aP段长度:
Lₐₚ=(Rₐₚ/R₁)×6cm=(10Ω/30Ω)×6cm=2cm,即弹簧伸长ΔL=2cm;
对照图乙,ΔL=2cm时,拉力F=200N;
当电压表最大允许电压为3V时,电路电流仍为0.08A,此时aP段最大电压为I·R₁=0.08A×30Ω=2.4V,对应aP段长度为6cm,即ΔL=6cm,对照图乙得拉力F=600N,故量程为0~600N。
【答案】
(1)30 Ω;(2)0;(3)拉力为200 N,量程为0~600 N
【知识点】
串联电路规律、欧姆定律、弹簧形变与拉力的关系
【点评】
本题综合考查电路分析、欧姆定律应用及图像信息的读取,需理清各物理量间的联系,注意电压表量程的限制条件,是中等难度的综合题。
【难度系数】
0.5
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