9 某学习小组参加体质测试后，拟制作一个如图(a)所示的简易坐位体前屈测试装置。为将挡板推动至不同位置时所显示的成绩高低转换为电表示数显示，且成绩越高，示数越大，甲、乙两同学分别设计了如图(b)、图(c)所示的电路工作原理图。电路元件有：定值电阻$R_1$、滑动变阻器$R_2$、挡板(与滑片$P$相连)、显示成绩的仪表(A实质是电流表，V实质是电压表)、开关、电源(电压保持不变)、导线。

(1) 甲、乙两同学设计的工作原理图中均连入了电阻$R_1$，其作用是。
(2) 请应用所学的物理知识判断甲、乙两同学设计的电路是否需要改进，若需要改进，请说明理由并写出改进建议：



。

9 (1) 保护电路
(2) 甲的电路不需要改进，乙的电路需要改进。若按乙的设计，则实际工作时，向左推动挡板，R₂接入电路的部分阻值变小，电路中的电流变大，R₁两端电压U₁变大，根据串联电路电压特点，U₂=U−U₁，电压表示数变小，即向左推动越远，测试成绩越高，但电表示数越小，与“成绩越高，示数越大”的设计要求不符。可把电压表改接在R₁两端

【分析】
首先，对于第一问，需考虑滑动变阻器阻值过小时的电路电流情况，定值电阻R₁可限制电流，避免短路，起到保护电路的作用。对于第二问，要分别分析甲、乙电路中，推动挡板（滑动变阻器滑片移动）时，电路中电流、电压的变化，判断电表示数是否符合“成绩越高，示数越大”的要求：甲电路中电流表测总电流，滑片左移时R₂阻值减小，总电流增大，示数变大，符合要求；乙电路中电压表测R₂电压，滑片左移时R₂阻值减小，R₂两端电压减小，示数变小，不符合要求，需调整电压表的测量对象。
【解析】
(1) 当滑动变阻器R₂的阻值调至0时，若电路中无R₁，会造成电源短路，电流过大，损坏电源或电表。因此R₁的作用是保护电路，防止短路，限制电路中的电流。
(2) 分析甲电路：甲图中R₁与R₂串联，电流表测电路电流。向左推动挡板时，滑片P左移，R₂接入电路的阻值减小，电路总电阻R总=R₁+R₂减小，电源电压U不变，根据欧姆定律I=U/R总，电路电流I增大，即成绩越高，电流表示数越大，符合设计要求，故甲电路不需要改进。
分析乙电路：乙图中R₁与R₂串联，电压表测R₂两端电压。向左推动挡板时，R₂接入阻值减小，总电流I增大，定值电阻R₁两端电压U₁=IR₁增大。根据串联电路电压规律U=U₁+U₂，可得R₂两端电压U₂=U-U₁，因此U₂减小，即成绩越高，电压表示数越小，不符合“成绩越高，示数越大”的要求，故乙电路需要改进。改进建议：将电压表改接在R₁两端，此时电压表测R₁两端电压，当电流I增大时，U₁=IR₁增大，电表示数随成绩提高而变大，符合设计要求。
【答案】
(1) 保护电路
(2) 甲的电路不需要改进，乙的电路需要改进。若按乙的设计，向左推动挡板，R₂接入电路的部分阻值变小，电路中的电流变大，R₁两端电压U₁变大，根据串联电路电压特点，U₂=U−U₁，电压表示数变小，即向左推动越远，测试成绩越高，但电表示数越小，与“成绩越高，示数越大”的设计要求不符。可把电压表改接在R₁两端
【知识点】
串联电路电压规律、欧姆定律应用、电路保护
【点评】
本题结合坐位体前屈测试装置的实际场景，考查串联电路特点与欧姆定律的应用，要求学生分析滑动变阻器滑片移动时电路中电流、电压的变化，判断电表示数是否符合设计要求，注重理论联系实际，培养电路分析能力。
【难度系数】
0.5

10 在如图所示的电路中，有一根导线尚未连接，请以笔画线代替导线补上。要求：闭合开关S，向右移动滑片P时，小灯变亮。 第10题图

10 如答图所示。（第10题答图）

【分析】要补全导线，需先明确题目要求：闭合开关，向右移动滑片P时小灯变亮，说明电路中电流变大，滑动变阻器接入电路的电阻需变小。滑动变阻器的工作原理是通过改变接入电路的电阻丝长度改变电阻，正确接法为“一上一下”。要使滑片右移时接入电阻变小，应选择滑动变阻器的右下接线柱（此时滑片右移，接入的电阻丝长度变短，电阻减小），因此需将开关的对应接线柱与滑动变阻器的右下接线柱连接。
【解析】根据题意，小灯变亮意味着电路电流增大，滑动变阻器接入电阻需减小。滑动变阻器采用“一上一下”接线，结合滑片移动方向，将开关的右接线柱与滑动变阻器的右下接线柱用导线连接，即可满足要求，连接方式如答图所示。
【答案】（第10题答图）
【知识点】滑动变阻器的使用，电路连接
【点评】本题考查滑动变阻器的正确连接，需结合滑片移动对电阻的影响分析，属于基础电路操作题，难度适中。
【难度系数】0.6