Question

【題目】如圖是小明和小麗設計的拉力健身器示意圖，在拉環處加拉力時，滑桿PQ可隨之自由滑動（導線對滑桿滑動無影響）．已知：在彈性限度內，彈簧伸長的長度與受到的拉力大小成正比。老師認為他們的設計有不足之處，應在電路中串聯一個定值電路。

（1）串聯的定值電阻在電路中的作用是_____。

（2）小明和小麗的改進方案分別如下：

小明：把定值電阻串聯接在A、B之間。

小麗：用定值電阻替換電流表。

若按照小明的方案，閉合開關，向右拉動拉環，滑片P向右移動的過程中，電壓表的示數_____（填“變大”、“變小”或“不變”），若按照小麗的方案，閉合開關，當拉力為0N時，滑片P在B端，電壓表示數為0V，當拉力為300N時，電壓表示數為3V；當拉力為600N時（在彈性限度內）電壓表示數_____6V（填“大于”、“小于”或“等于”）。

Answer 1

【答案】 保護電路 不變 小于

【解析】（1）由電路圖可知，如果電路中沒有定值電阻，當滑片P在最左端時，電源短路，會燒壞電流表和電源。接入定值電阻后，即使滑片在最左端時，也不會造成電路短路，由此可知定值電阻的作用是保護電路。

（2）①若按照小明的方案，把定值電阻串聯接在A、B之間，電壓表測電源電壓，電源電壓不變，向右拉動拉環，滑片P向右移動的過程中，電壓表示數不變。

②若按照小麗的方案，設串聯電路的定值電阻為R，閉合開關時，電路電流，由可得，電壓表示數

由此可知，電壓表示數與滑動變阻器接入電路的電阻不成正比，且隨滑動變阻器接入電路的阻值越大，電壓表示數增加變慢；因為拉力與滑動變阻器接入電路的阻值成正比，所以電壓表示數與滑動變阻器接入電路的阻值不成正比，因此當拉力為300N時，電壓表示數為3V；當拉力為600N是300N的兩倍，電壓表示數小于電壓表原來示數的2倍，即電壓表示數小于3V×2=6V；