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7. 小明用电流表和滑动变阻器设计了如图甲所示的压力测量仪,可以反映弹簧上方金属片受到的压力大小。其中$R'$是滑动变阻器,$R$是定值电阻,电源电压恒定不变,压力表实际上是一个电流表。
(1) 当开关S闭合,金属片受到的压力增大时,滑动变阻器接入电路的阻值
(2) 我们将电流表中的电流刻度换成相应力的刻度,就能直接显示金属片受到的压力大小。如果刻度盘中间力的刻度值为100 N(图乙),则 120 N 的刻度应在100 N 的
(1) 当开关S闭合,金属片受到的压力增大时,滑动变阻器接入电路的阻值
变大
,电流表示数变小
。(均填“变大”“变小”或“不变”)(2) 我们将电流表中的电流刻度换成相应力的刻度,就能直接显示金属片受到的压力大小。如果刻度盘中间力的刻度值为100 N(图乙),则 120 N 的刻度应在100 N 的
左
(填“左”或“右”)边。答案
7. (1) 变大 变小 (2) 左 提示:(1) 当金属片受到的压力增大时,滑片下移,滑动变阻器R'接入电路中的电阻丝变长,阻值变大,电路中的总电阻变大,电路中的电流变小。(2) 若电流表中的电流刻度换成相应力的刻度,120 N的力比100 N的力大,所以此时接入电路的电阻更大,电流表的示数应该变小,故120 N的刻度应在100 N的左边。
解析
【分析】
本题是电路与压力结合的动态分析题，解题思路：(1) 先判断压力增大时滑动变阻器接入电阻的变化，再结合欧姆定律分析电流变化；(2) 根据压力与电流的关系，结合电流表刻度的特点判断刻度位置。
【解析】
(1) 当金属片受到的压力增大时，滑片向下移动，滑动变阻器$R'$接入电路的电阻丝长度变长，因此接入电路的阻值变大；电路中定值电阻$R$与滑动变阻器$R'$串联，电源电压$U$恒定，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R_{\mathrm{总}}}$，总电阻$R_{\mathrm{总}}=R+R'$变大，所以电路中的电流变小，即电流表示数变小。
(2) 压力越大，滑动变阻器接入的阻值越大，电路电流越小；电流表的刻度是电流值从左到右逐渐增大，120 N的压力比100 N大，对应的电流更小，因此120 N的刻度应在100 N的左边。
【答案】
(1) 变大；变小 (2) 左
【知识点】
欧姆定律、滑动变阻器的使用、电路动态分析
【点评】
本题结合力学压力与电学电路知识，考查滑动变阻器阻值变化对电路电流的影响，需理清压力变化时滑片移动方向，再结合欧姆定律分析，难度适中。
【难度系数】
0.5
本题是电路与压力结合的动态分析题，解题思路：(1) 先判断压力增大时滑动变阻器接入电阻的变化，再结合欧姆定律分析电流变化；(2) 根据压力与电流的关系，结合电流表刻度的特点判断刻度位置。
【解析】
(1) 当金属片受到的压力增大时，滑片向下移动，滑动变阻器$R'$接入电路的电阻丝长度变长，因此接入电路的阻值变大；电路中定值电阻$R$与滑动变阻器$R'$串联，电源电压$U$恒定，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R_{\mathrm{总}}}$，总电阻$R_{\mathrm{总}}=R+R'$变大，所以电路中的电流变小，即电流表示数变小。
(2) 压力越大，滑动变阻器接入的阻值越大，电路电流越小；电流表的刻度是电流值从左到右逐渐增大，120 N的压力比100 N大，对应的电流更小，因此120 N的刻度应在100 N的左边。
【答案】
(1) 变大；变小 (2) 左
【知识点】
欧姆定律、滑动变阻器的使用、电路动态分析
【点评】
本题结合力学压力与电学电路知识，考查滑动变阻器阻值变化对电路电流的影响，需理清压力变化时滑片移动方向，再结合欧姆定律分析，难度适中。
【难度系数】
0.5
8. 某科技小组设计了一个自动雨刮器控制系统,其刮水的速度能够随着雨量的大小而相应地发生变化,雨停后,刮水器自动停止工作。如图所示,图甲是由一组手指状平行金属线组成的雨水检测网器件,图乙是自动控制系统的模拟电路。
(1) 将检测网竖立并浸入雨水中不同深度处进行实验,记录数据如下:
①雨水检测金属网在电路中起到的作用更类似于
②根据表中的数据,解释刮水器刮水的速度能够随着雨量的大小而相应地发生变化的原因是
(2) 活动小组发现无雨水时,电动机不能工作,无法实现无雨时车窗的清洗,于是增加了一个电路元件改进了电路,将“-检测网-”和增加的元件连入电路ab间,绘制在图丙中。
(1) 将检测网竖立并浸入雨水中不同深度处进行实验,记录数据如下:
①雨水检测金属网在电路中起到的作用更类似于
滑动变阻器
(填“开关”或“滑动变阻器”)。②根据表中的数据,解释刮水器刮水的速度能够随着雨量的大小而相应地发生变化的原因是
雨量变大,检测金属网浸入雨水中的部分变多,阻值变小,电流变大,电动机转速变快
。(2) 活动小组发现无雨水时,电动机不能工作,无法实现无雨时车窗的清洗,于是增加了一个电路元件改进了电路,将“-检测网-”和增加的元件连入电路ab间,绘制在图丙中。
答案
8. (1) ①滑动变阻器 ②雨量变大,检测金属网浸入雨水中的部分变多,阻值变小,电流变大,电动机转速变快 (2) 如图所示
提示:(1) ①根据表格可知,金属网可以改变电路中的电流,其作用类似于滑动变阻器。②根据表中数据,刮水器刮水的速度能够随着雨量的大小而相应地发生变化的原因是雨量变大,检测金属网浸入雨水中的部分变多,阻值变小,电流变大,电动机转速变快。(2) 没有雨水时,电动机不能工作,其原因是a、b两点之间为断路。要使其在无雨时可以工作,可以在a、b之间增加一个开关与金属网并联,如图所示。
解析
【分析】
本题围绕自动雨刮器的电路展开，需结合电路元件的作用、欧姆定律分析动态变化，以及电路改进的思路解题。首先判断检测网的作用：检测网浸入雨水深度不同时，电路电流改变，说明其能改变电阻，故类似滑动变阻器；其次分析雨量对电流的影响，进而关联电动机转速；最后明确无雨时电动机不工作的原因，确定电路改进的方法。
【解析】
(1) ① 实验中检测网浸入雨水深度变化时，电路电流会改变，说明检测网能改变电路电阻，而开关仅控制电路通断，不能改变电阻，因此检测网更类似于滑动变阻器。
② 雨量变大时，检测金属网浸入雨水中的部分增多，雨水为导体，相当于接入电路的电阻丝长度变短，电路总电阻变小；根据欧姆定律 $I=\frac{U}{R}$，电源电压不变时，电路电流变大；电动机转速随电流增大而变快，因此刮水器刮水速度随雨量增大而变快。
(2) 无雨水时，检测网为断路，电动机所在电路不通，故电动机不工作。要实现无雨时电动机工作，需在ab间并联一个开关：无雨时闭合开关，ab间通过开关通路，电动机工作；有雨时断开开关，检测网接入电路，调节电流控制刮水速度。
【答案】
(1) ①滑动变阻器；②雨量变大，检测金属网浸入雨水中的部分变多，阻值变小，电流变大，电动机转速变快；(2) 如图所示
【知识点】
滑动变阻器的作用、电路动态分析、开关的作用
【点评】
本题结合实际生活中的自动雨刮器场景，将物理知识与实际应用结合，考查电路元件功能判断、动态电路分析及电路改进，注重知识的理解与运用。
【难度系数】
0.5
本题围绕自动雨刮器的电路展开，需结合电路元件的作用、欧姆定律分析动态变化，以及电路改进的思路解题。首先判断检测网的作用：检测网浸入雨水深度不同时，电路电流改变，说明其能改变电阻，故类似滑动变阻器；其次分析雨量对电流的影响，进而关联电动机转速；最后明确无雨时电动机不工作的原因，确定电路改进的方法。
【解析】
(1) ① 实验中检测网浸入雨水深度变化时，电路电流会改变，说明检测网能改变电路电阻，而开关仅控制电路通断，不能改变电阻，因此检测网更类似于滑动变阻器。
② 雨量变大时，检测金属网浸入雨水中的部分增多，雨水为导体，相当于接入电路的电阻丝长度变短，电路总电阻变小；根据欧姆定律 $I=\frac{U}{R}$，电源电压不变时，电路电流变大；电动机转速随电流增大而变快，因此刮水器刮水速度随雨量增大而变快。
(2) 无雨水时，检测网为断路，电动机所在电路不通，故电动机不工作。要实现无雨时电动机工作，需在ab间并联一个开关：无雨时闭合开关，ab间通过开关通路，电动机工作；有雨时断开开关，检测网接入电路，调节电流控制刮水速度。
【答案】
(1) ①滑动变阻器；②雨量变大，检测金属网浸入雨水中的部分变多，阻值变小，电流变大，电动机转速变快；(2) 如图所示
【知识点】
滑动变阻器的作用、电路动态分析、开关的作用
【点评】
本题结合实际生活中的自动雨刮器场景，将物理知识与实际应用结合，考查电路元件功能判断、动态电路分析及电路改进，注重知识的理解与运用。
【难度系数】
0.5
9. 用如图甲所示的电路可以估测小灯泡的阻值,按下列步骤进行实验。请将有关步骤填写完整,并回答相关问题。
第一步:按电路图正确连接电路;
第二步:断开开关$\mathrm{S}_{2}$,闭合开关$\mathrm{S}_{1}$、$\mathrm{S}_{3}$,适当调节滑动变阻器,观察到电流表的示数为0.3 A;
第三步:断开开关
某同学在第三步操作中发现:当电阻箱的阻值调至图乙位置时,电流表示数恰为0.3 A,由此可判断小灯泡的阻值为
第一步:按电路图正确连接电路;
第二步:断开开关$\mathrm{S}_{2}$,闭合开关$\mathrm{S}_{1}$、$\mathrm{S}_{3}$,适当调节滑动变阻器,观察到电流表的示数为0.3 A;
第三步:断开开关
S₃
,闭合开关S₁、S₂
,调节电阻箱
连入电路的阻值,使电流表的示数仍然为0.3 A。某同学在第三步操作中发现:当电阻箱的阻值调至图乙位置时,电流表示数恰为0.3 A,由此可判断小灯泡的阻值为
19
$\Omega$。若该同学在第三步操作中无意将滑动变阻器的滑片向右移动了少许,则他测得的小灯泡的电阻将偏小
(填“小”或“大”)。答案
9. S₃ S₁、S₂ 电阻箱 19 小 提示:断开开关S₂,闭合S₁、S₃,读出电流表的示数为0.3 A;再断开开关S₃,闭合S₁、S₂,调节电阻箱,使电流表示数不变。则小灯泡的阻值与电阻箱的阻值相等,小灯泡的阻值即为19 Ω。若第三步中无意将滑动变阻器的滑片向右移动了少许,则滑动变阻器连入电路的阻值变大,由于电流不变,电阻箱连入电路的阻值变小,即测得的小灯泡的阻值将偏小。
解析
【分析】
本题利用等效替代法测量小灯泡的阻值，核心思路是：先让小灯泡接入电路，调节滑动变阻器使电流为某一确定值；再用电阻箱替代小灯泡，保持滑动变阻器不变，调节电阻箱使电流仍为同一值，此时电阻箱的阻值等于小灯泡的阻值。同时需掌握电阻箱的读数方法，以及分析滑动变阻器移动对测量结果的影响。
【解析】
1. 实验步骤推导：
第二步中，断开$\mathrm{S}_{2}$，闭合$\mathrm{S}_{1}$、$\mathrm{S}_{3}$，电路为滑动变阻器、小灯泡$\mathrm{L}$、电流表串联，电流为0.3 A。
第三步需断开$\mathrm{S}_{3}$，闭合$\mathrm{S}_{1}$、$\mathrm{S}_{2}$，此时电路变为滑动变阻器、电阻箱$\mathrm{R}$、电流表串联，调节电阻箱的阻值，使电流仍为0.3 A；由于电源电压不变，两次电流相同，总电阻$R_{总}=\frac{U}{I}$相等，因此小灯泡的阻值等于电阻箱的阻值。
2. 电阻箱读数：
图乙中，电阻箱$×1000$档为0，$×100$档为0，$×10$档为1，$×1$档为9，总阻值$=0×1000 + 0×100 +1×10 +9×1=19\ \Omega$，故小灯泡阻值为19 Ω。
3. 滑动变阻器移动的影响：
若滑动变阻器滑片向右移动，滑动变阻器接入电阻变大，若不调节电阻箱，电流会变小；为保持电流0.3 A，需减小电阻箱的阻值，因此测得的小灯泡阻值偏小。
【答案】
$\mathrm{S}_{3}$；$\mathrm{S}_{1}$、$\mathrm{S}_{2}$；电阻箱；19；小
【知识点】
等效替代法测电阻；电阻箱读数；串联电路特点
【点评】
本题考查等效替代法测电阻的实验，是物理实验中重要的测量方法，需理解等效替代的原理，掌握电阻箱的读数规则，同时能分析滑动变阻器移动对测量结果的影响，综合性适中，能较好考查学生的实验分析能力。
【难度系数】
0.5
本题利用等效替代法测量小灯泡的阻值，核心思路是：先让小灯泡接入电路，调节滑动变阻器使电流为某一确定值；再用电阻箱替代小灯泡，保持滑动变阻器不变，调节电阻箱使电流仍为同一值，此时电阻箱的阻值等于小灯泡的阻值。同时需掌握电阻箱的读数方法，以及分析滑动变阻器移动对测量结果的影响。
【解析】
1. 实验步骤推导：
第二步中，断开$\mathrm{S}_{2}$，闭合$\mathrm{S}_{1}$、$\mathrm{S}_{3}$，电路为滑动变阻器、小灯泡$\mathrm{L}$、电流表串联，电流为0.3 A。
第三步需断开$\mathrm{S}_{3}$，闭合$\mathrm{S}_{1}$、$\mathrm{S}_{2}$，此时电路变为滑动变阻器、电阻箱$\mathrm{R}$、电流表串联，调节电阻箱的阻值，使电流仍为0.3 A；由于电源电压不变，两次电流相同，总电阻$R_{总}=\frac{U}{I}$相等，因此小灯泡的阻值等于电阻箱的阻值。
2. 电阻箱读数：
图乙中，电阻箱$×1000$档为0，$×100$档为0，$×10$档为1，$×1$档为9，总阻值$=0×1000 + 0×100 +1×10 +9×1=19\ \Omega$，故小灯泡阻值为19 Ω。
3. 滑动变阻器移动的影响：
若滑动变阻器滑片向右移动，滑动变阻器接入电阻变大，若不调节电阻箱，电流会变小；为保持电流0.3 A，需减小电阻箱的阻值，因此测得的小灯泡阻值偏小。
【答案】
$\mathrm{S}_{3}$；$\mathrm{S}_{1}$、$\mathrm{S}_{2}$；电阻箱；19；小
【知识点】
等效替代法测电阻；电阻箱读数；串联电路特点
【点评】
本题考查等效替代法测电阻的实验，是物理实验中重要的测量方法，需理解等效替代的原理，掌握电阻箱的读数规则，同时能分析滑动变阻器移动对测量结果的影响，综合性适中，能较好考查学生的实验分析能力。
【难度系数】
0.5
