《2025年同步练习册分层检测卷九年级物理全一册人教版》

15. 某中学的物理创新小组设计了一个可以直接显示物体重力大小的电子测力计模拟装置。该装置的内部简化电路如图甲所示，电源电压$U = 12$ V保持不变，滑动变阻器$R_1$长12 cm，未称量物体时滑片在$R_1$的最上端，$R_1$的最大电阻值为20 Ω，电子测力计所使用弹簧的伸长量与它受到拉力的关系如图乙所示，显示物体重力大小的显示器是通过电流表改装而成的，电流表量程为“0～0.6 A”。当没有称量物体时，电路中的电流为0.48 A(不计弹簧重力及滑片的摩擦)。

(1)定值电阻$R_0$的电阻值是多少？
(2)挂上待测物体后，当定值电阻$R_0$两端电压为2.5 V时，电流表的示数是多少？
(3)当所称物体的重力为60 N时，通过计算说明电路中电流是否超过电流表的量程。

答案： 1. 解：未称量物体时，滑片在$R_1$最上端，$R_1$接入电路电阻最大$R_{1\max}=20\Omega$，电流$I=0.48\, A$。
由$I = \frac{U}{R}$，总电阻$R_{ 总}=\frac{U}{I}=\frac{12\, V}{0.48\, A} = 25\,\Omega$。
$R_0=R_{ 总}-R_{1\max}=25\,\Omega - 20\,\Omega=5\,\Omega$。
2. 解：$R_0$两端电压$U_0 = 2.5\, V$，电流$I'=\frac{U_0}{R_0}=\frac{2.5\, V}{5\,\Omega}=0.5\, A$。
3. 解：由图乙，$F=60\, N$时，$\Delta L = 3\, cm$。
$R_1$单位长度电阻$\frac{20\,\Omega}{12\, cm}=\frac{5}{3}\,\Omega/ cm$，接入电阻$R_1'=20\,\Omega-\frac{5}{3}\,\Omega/ cm×3\, cm=15\,\Omega$。
总电阻$R_{ 总}'=R_0 + R_1'=5\,\Omega+15\,\Omega = 20\,\Omega$，电流$I''=\frac{U}{R_{ 总}'}=\frac{12\, V}{20\,\Omega}=0.6\, A$，未超过量程。