《2024年世纪金榜百练百胜九年级物理全一册沪科版》

8 (2023·河南中考)某物理实践小组设计了一种工程上的压力测量装置，其原理如图甲所示，电路中电源电压恒为6 V，定值电阻R0的阻值为20 Ω，电压表的量程为0～3 V，轻质绝缘的压力检测板M与力敏电阻R相连，R的阻值与压力F的关系如图乙所示。闭合开关S后，试问：
(1)当检测板所受压力增大时，电压表的示数______（选填“增大”“减小”或“不变”）。
(2)检测板不受压力时，电压表的示数为多少?
(3)该装置所能测量的最大压力为多少?
(4)在不改变电源电压和电压表量程的情况下，若要提高该装置所能测量的最大压力值，请写出一种简便可行的方法。

答案： [解析]
(1)由图甲可知,R、R0串联,由图乙可知，当检测板所受压力增大时，R的阻值减小,根据串联的电阻特点可知,电路中的总电阻减小，电源电压不变，由欧姆定律可知,电路中的电流增大,R0是定值电阻，根据欧姆定律可知，R0两端的电压增大,即电压表示数增大;
(2)由图乙可知，当检测板不受压力时，R 的阻值:R=80Ω,根据串联电路的电阻特点可知，电路中的总电阻:
　R总=R+R0=80Ω+20Ω=100Ω,
　此时电路中的电流:
　I=$\frac{U}{R_{总}}$=$\frac{6V}{100\Omega}$=0.06A,
　R0两端的电压:
　U0=IR0=0.06A×20Ω=1.2V;
(3)根据电压表量程可知，R0两端的最大电压:U0大=3V,
　　电路中的最大电流:
　　I大=$\frac{U_{0大}}{R_0}$=$\frac{3V}{20\Omega}$=0.15A,
　　电路中的最小总电阻:
　　R小=$\frac{U}{I_{大}}$=$\frac{6V}{0.15A}$=40Ω,
　　根据串联电路的电阻特点可知，R的最小阻值:
　　R小=R小−R0=40Ω−20Ω=20Ω,由图乙可知,当R小=20Ω时,该装置所能测量的最大压力为600N;
(4)压力越大，R的阻值越小,由于R0两端的最大电压一定,电源电压不变时,R 两端的最小电压也不变，由串联电路的分压规律可知，要提高该装置所能测量的最大压力值的改进方法为:减小R0的阻值。答案:
(1)增大　
(2)1.2V　
(3)600N
(4)减小R0的阻值

9 (2024·绥化期末)如图所示，电源电压U = 4.5 V，且保持不变，R1 = 5 Ω，变阻器的最大阻值为20 Ω，电流表量程为0～0.6 A，电压表量程为0～3 V，若使该电路正常工作，变阻器R2滑片移动时，允许接入电路的阻值变化范围应为____________，电路中的最小电流为________A。

答案： [解析]由电路图可知，滑动变阻器R2与电阻R1串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压，电流表测量电路总电流，当电流表示数为I=0.6A时，滑动变阻器接入电路的电阻最小。由I=$\frac{U}{R}$可得,电阻R1两端电压U1=IR1=0.6A×5Ω=
　　3V,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以滑动变阻器两端的电压U2=
　　U−U1=4.5V−3V=1.5V,由I=$\frac{U}{R}$得，滑动变阻器连入电路的电阻最小为Rmin=$\frac{U_2}{I}$=$\frac{1.5V}{0.6A}$=2.5Ω;当电压表示数最大为U大=3V时，滑动变阻器接入电路的电阻最大,此时R1两端电压U1'=U −U大=4.5V−3V=1.5V
　　此时电路电流最小,为I2=$\frac{U_1'}{R_1}$=$\frac{1.5V}{5\Omega}$=0.3A
　　由I=$\frac{U}{R}$得，滑动变阻器接入电路的最大电阻R大=$\frac{U_2}{I_2}$=$\frac{3V}{0.3A}$=10Ω,故滑动变阻器接入电路的阻值范围为2.5~10Ω,最小电流为0.3A。
　　答案:2.5~10Ω　0.3

10 (2024·德阳期中)如图所示的电路中，R1为定值电阻，R2为0～50 Ω的滑动变阻器，闭合开关，当滑片P位于最右端时，电流表的示数为0.2 A，电压表示数为2 V。求：
(1)电阻R1的阻值；
(2)电源电压U；
(3)如果电流表使用的量程是0～0.6 A，电压表使用的量程是0～15 V，为了不使电流表和电压表受损坏，滑动变阻器连入电路的阻值变化范围是多少?

答案： 解:
(1)R1=$\frac{U}{I}$=$\frac{2V}{0.2A}$=10Ω
(2)当滑片P位于最右端时,R总=R1+R2 =10Ω+50Ω=60Ω
　电源电压U=I1R总=0.2A×60Ω=12V
(3)电路允许通过的最大电流为I大=
　$\frac{U_{表大}}{R_1}$=$\frac{15V}{10Ω}$=1.5A＞0.6A
　滑动变阻器两端的电压为
　U2大=U−U1大=12V−0.6A×10Ω=
　6V
　滑动变阻器连入电路的最小阻值
　R2小=$\frac{U_{2大}}{I_{大}}$=$\frac{6V}{0.6A}$=10Ω
故为了不使电表损坏，滑动变阻器连入电路的阻值变化范围是10~50Ω。