Question

【題目】小明和小紅分別設計了一種壓力測量儀，如圖甲、乙所示。兩裝置中所用的器材與規格完全相同，壓力表是由電壓表改裝而成的。R1為定值電阻，阻值為10Ω，R2為滑動變阻器，規格為“10Ω1A”。金屬指針可在金屬桿AB上滑動，且與它接觸良好，金屬指針和金屬桿電阻忽略不計。當托盤所受壓力為零時，P恰好位于R2的最上端；當托盤所受壓力為50N時，P恰好位于R2的最下端，此時彈簧的形變仍在彈簧限度內。

(1)甲裝置中，當P位于R2的最下端時，電壓表的示數為3V，則電源電壓是_____V；

(2)甲裝置中，壓力25N的刻度位置標在電壓表表盤_____V的刻度線上；

(3)在甲、乙兩種裝置中，壓力25N的刻度位置標在電壓表的表盤示數U甲_____U乙（選填“＞”“=”或“＜”）。

(4)在甲、乙兩種裝置中，_____壓力表的刻度是均勻的。

Answer 1

【答案】6 2 > 乙

【解析】

(1)[1]當P位于R2的最下端時，R2全部連入電路中，R1和R2串聯，電壓表測量R2兩端的電壓，通過R2的電流

I2==0.3A

串聯電路中各處的電流相等，所以通過R1的電流為0.3A，電路中的電流

I=I1=I2=0.3A

電源電壓

U=IR總=I(R1+R2)=0.3A×(10Ω+10Ω)=6V

(2)[2]當壓力25N，P位于R2的中點上，R2連入的電阻

R2′=R2=×10Ω=5Ω

此時電路中的電流

I′==0.4A

電壓表的示數

U2′=I′R2′=0.4A×5Ω=2V

(3)[3]在乙裝置中，當改變托盤所受的壓力時，滑片P向下移動，但R2接入電路的長度并未發生改變，即R2接入電路中的電阻不發生變化，電路中的電流不變，電路中的電流

I乙==0.3A

當壓力25N，P位于R2的中點上，R2連入的電阻

R2′′=R2=×10Ω=5Ω

電壓表的示數

U乙= I乙R2′′=0.3A×5Ω=1.5V

U甲= U2′=2V

U甲＞U乙

(4)[4]甲裝置中，當改變托盤所受的壓力時，R2接入電路中的電阻發生變化，電路中的電流I甲發生變化，由U2=I甲R2可知，U2與R2不成正比，甲壓力表的刻度不均勻；乙裝置中，當改變托盤所受的壓力時，R2接入電路中的電阻不發生變化，電路中的電流I乙不變，由U2=I乙R2可知，U2與R2成正比，乙壓力表的刻度是均勻的。