5.為了參加全國(guó)青少年創(chuàng)新大賽,小強(qiáng)運(yùn)用所學(xué)電學(xué)知識(shí),設(shè)計(jì)了一個(gè)電子身高測(cè)量?jī)x,如圖所示.其中定值電阻R1=5Ω,電源電壓恒為4.5V,R2的規(guī)格為“15Ω 0.5A”,電壓表量程為0~3V,電流表量程為0~0.6A.求:
(1)當(dāng)變阻器R2接入電路的阻值是6.25Ω時(shí),電流表的示數(shù);
(2)為了保證電路中各元件安全工作,變阻器接入電路的阻值范圍.

分析 (1)由串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律可以求出電流表示數(shù).
(2)由電路圖可知,電阻R1與滑動(dòng)變阻器串聯(lián),電流表測(cè)電路電流,電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端電壓,
由題意知,滑動(dòng)變阻器允許通過的最大電流是0.5A,電流表量程是0~0.6A,則電路允許通過的最大電流為0.5A,此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大,由歐姆定律求出此時(shí)電路總電阻,然后由串聯(lián)電路電阻特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值;
當(dāng)電壓表示數(shù)為3V時(shí),滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大,由串聯(lián)電路電壓規(guī)律求出電阻R1兩端電壓,由歐姆定律求出電路電流,然后由歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值;最后確定為保證電路安全,滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值范圍.

解答 解:(1)由圖示電路圖可知,兩電阻串聯(lián),電流表測(cè)電路電流,
當(dāng)變阻器R2接入電路的阻值是6.25Ω時(shí),電流表示數(shù):I=$\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{4.5V}{5Ω+6.25Ω}$=0.4A;
(2)①由題意知,電路允許通過的最大電流I=0.5A,
此時(shí)電路總電阻R=$\frac{U}{{I}_{最大}}$=$\frac{4.5V}{0.5A}$=9Ω,
此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最小,R滑最小=R-R1=9Ω-5Ω=4Ω;
②由題意知,電壓表最大示數(shù)為3V,此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大,
此時(shí)電阻R1的電壓U1=U-U=4.5V-3V=1.5V,
電路電流I′=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{1.5V}{5Ω}$=0.3A,
滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值R滑最大=$\frac{{U}_{滑}}{I′}$=$\frac{3V}{0.3A}$=10Ω;
由①②可知,滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值范圍是4Ω≤R≤10Ω;
答:(1)當(dāng)變阻器R2接入電路的阻值是6.25Ω時(shí),電流表的示數(shù)為0.4A;
(2)為了保證電路中各元件安全工作,變阻器接入電路的阻值范圍是4Ω≤R≤10Ω.

點(diǎn)評(píng) 本題考查了求滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值范圍,熟練應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)及歐姆定律即可正確解題,本題的難點(diǎn)是確定滑動(dòng)變阻器何時(shí)接入電路的阻值最大、何時(shí)最。

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