《2025年金学典同步作业设计九年级物理全一册人教版》

8. 一款电子身高测量仪的简化电路如图所示,绝缘板 $ A $ 与滑动变阻器的滑片 $ P $ 固定在一起,且同步上下移动,滑动变阻器接入电路的电阻 $ R_2 $ 与被测者身高的对应关系如表格所示。电源电压为 $ 18 \, V $,定值电阻的电阻 $ R_1 = 20 \, \Omega $,滑动变阻器的规格为“$ 150 \, \Omega \ \ 1 \, A $”,电压表的测量范围为 $ 0 \sim 15 \, V $,电流表的测量范围为 $ 0 \sim 0.6 \, A $。若将电流表或电压表改装为身高显示仪,则被测者的身高越高,电压表的示数越大(选填“越大”“越小”或“不变”)；当被测者的身高为 $ 160 \, cm $ 时,电流表的示数为0.2 $ A $,为保证电路安全工作,此测量仪测量的身高范围是100~190 $ cm $。

|身高 $ h / cm $|90|100|110|120|130|140|150|160|170|180|190|200|
|$ R_2 / \Omega $|0|10|20|30|40|50|60|70|80|90|100|110|

答案： 被测者的身高越高，绝缘板 $A$ 与滑动变阻器的滑片 $P$ 同步向上移动，滑动变阻器接入电路的电阻 $R_2$ 增大。
电压表测量的是滑动变阻器 $R_2$ 两端的电压，根据串联电路的分压原理，$R_2$ 增大时，其两端电压增大，所以电压表的示数越大。
当被测者的身高为 $160cm$ 时，由表格可知 $R_2 = 70\Omega$。
根据串联电路电阻的特点，总电阻 $R = R_1 + R_2 = 20\Omega + 70\Omega = 90\Omega$。
根据欧姆定律 $I = \frac{U}{R}$，电流 $I = \frac{18V}{90\Omega} = 0.2A$，即电流表的示数为 $0.2A$。
为保证电路安全工作，需要考虑电流表和电压表的量程。
电流表的量程为 $0\sim0.6A$，滑动变阻器允许通过的最大电流为 $1A$，所以电路中的最大电流 $I_{max} = 0.6A$。
根据欧姆定律，此时电路中的最小总电阻 $R_{min} = \frac{U}{I_{max}} = \frac{18V}{0.6A} = 30\Omega$。
则滑动变阻器接入电路的最小电阻 $R_{2min} = R_{min} - R_1 = 30\Omega - 20\Omega = 10\Omega$，由表格可知对应的身高为 $100cm$。
电压表的量程为 $0\sim15V$，当电压表示数最大为 $U_{2max} = 15V$ 时，$R_1$ 两端的电压 $U_1 = U - U_{2max} = 18V - 15V = 3V$。
根据串联电路的电流特点，此时电路中的电流 $I' = \frac{U_1}{R_1} = \frac{3V}{20\Omega} = 0.15A$。
则滑动变阻器接入电路的最大电阻 $R_{2max} = \frac{U_{2max}}{I'} = \frac{15V}{0.15A} = 100\Omega$，由表格可知对应的身高为 $190cm$。
所以此测量仪测量的身高范围是 $100\sim190cm$。
故答案为：越大；$0.2$；$100\sim190$。

9. 在如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,定值电阻的电阻为 $ R_1 $,滑动变阻器的电阻为 $ R_2 $。闭合开关 $ S $,调节滑动变阻器的滑片,将滑动变阻器的滑片 $ P $ 从最左端移动到最右端。两电压表的示数随电路中电流变化的完整过程如图乙所示。

(1) 判断图乙中______(选填“$ a $”或“$ b $”)是电压表 $ V_2 $ 示数随电流变化的图线。
(2) 定值电阻的电阻 $ R_1 = $______ $ \Omega $,电源电压 $ U_{总} = $______ $ V $。
(3) 滑动变阻器的最大电阻为______ $ \Omega $。
(4) 现将电阻为 $ R_1 $ 的定值电阻换成电阻为 $ 20 \, \Omega $ 的定值电阻,同样将滑动变阻器的滑片 $ P $ 从最左端滑到最右端。请在图丙中画出两电压表的示数随电路中电流变化的完整过程图像。
(1) 判断图乙中b(选填“$ a $”或“$ b $”)是电压表 $ V_2 $ 示数随电流变化的图线。
(2) 定值电阻的电阻 $ R_1 = $10$ \Omega $,电源电压 $ U_{总} = $6$ V $。
(3) 滑动变阻器的最大电阻为20$ \Omega $。
(4) 现将电阻为 $ R_1 $ 的定值电阻换成电阻为 $ 20 \, \Omega $ 的定值电阻,同样将滑动变阻器的滑片 $ P $ 从最左端滑到最右端。请在图丙中画出两电压表的示数随电路中电流变化的完整过程图像。
图丙中应画出两条直线：一条过点(0.15A, 3V)和(0.3A, 6V)（V1示数变化），另一条过点(0.15A, 3V)和(0.3A, 0V)（V2示数变化）。

答案：
(1) b
(2) 10；6
(3) 20
(4) 图丙中应画出两条直线：一条过点(0.15A, 3V)和(0.3A, 6V)（V1示数变化），另一条过点(0.15A, 3V)和(0.3A, 0V)（V2示数变化）。

10. 一个超声波加湿器如图甲所示,其内部相对湿度监测装置的简化电路如图乙所示。已知电源电压为 $ 12 \, V $,定值电阻的电阻 $ R_0 $ 为 $ 20 \, \Omega $,电压表的测量范围为 $ 0 \sim 9 \, V $,湿敏电阻的电阻 $ R $ 随相对湿度变化的关系图像如图丙所示。在电路安全工作的前提下,求：
(1) 电流表的示数为 $ 0.2 \, A $ 时,电压表的示数。
(2) 相对湿度为 $ 20 \% $ 时,湿敏电阻两端的电压。

答案： （1）由图乙知，$R_0$与$R$串联，电流表测电路电流，电压表测$R$两端电压。
电流$I = 0.2\,A$，$R_0 = 20\,\Omega$，
$R_0$两端电压：$U_0=IR_0=0.2\,A×20\,\Omega = 4\,V$，
电源电压$U = 12\,V$，
$R$两端电压：$U_R=U - U_0=12\,V-4\,V=8\,V$，
即电压表示数为$8\,V$。
（2）由图丙知，$R$与相对湿度成正比，当相对湿度$20\%$时，$R = 20\,\Omega$（图像过原点，$100\%$对应$100\,\Omega$，故$20\%$对应$20\,\Omega$）。
总电阻：$R_{总}=R_0 + R=20\,\Omega+20\,\Omega = 40\,\Omega$，
电路电流：$I'=\frac{U}{R_{总}}=\frac{12\,V}{40\,\Omega}=0.3\,A$，
$R$两端电压：$U_R'=I'R=0.3\,A×20\,\Omega = 6\,V$。
（1）$8\,V$；（2）$6\,V$