Question

圖是小明和小華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阻．
（1）串聯定值電阻在電路中的作用是______
（2）小明和小華的改進方案分別如下：
小明：把定值電阻串聯接在A、B之間．
小華：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______（選填“變大”“不變”或“變小”）．
若按照小華的方案：閉合開關，當拉力為0N時，滑片P位于B端，電壓表示數為0V；當拉力為500N時，電壓表示數為1.5V；當拉力為1000N時（在彈性限度內），電壓表示數______3V（選填“大于”“等于”或“小于”）．

Answer 1

解：（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，電路短路，電源短路，
會損壞電路；接入定值電阻后，滑片P在最左端時，不會造成電路短路，由此可見，定值電阻的作用是保護電路；
（2）①由電路圖可知，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設串聯接入電路的定值電阻為R，閉合開關時，電路電流I=，
∵I=，
∴電壓表示數U=IR_滑=R_滑，
由此可見電壓表示數與滑動變阻器接入電路的電阻不成正比，且隨滑動變阻器阻值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500N時，電壓表示數為1.5V；拉力為1000N是500N的兩倍，電壓表示數小于電壓表原來示數的兩倍，
即小于1.5V×2=3V；
故答案為：（1）保護電路；（2）不變；小于．
分析：（1）根據電路圖，分析電路結構，判斷接入定值電阻的作用；
（2）①根據電路圖，根據電路結構判斷，根據小明的設計，向右拉動拉環，
滑片P向右移動的過程中，電壓表的示數如何變化；
②分析小華的電路設計，根據串聯電路特點、歐姆定律判斷電壓表示數大小．
點評：本題考查了定值電阻的作用、電壓表示數變化情況，分析清楚電路結構、熟練應用歐姆定律是正確解題的關鍵．