Question

图是小明和小华设计的拉力健身器示意图，在拉环处加拉力时，滑杆PQ可随之自由滑动（导线对滑杆滑动无影响）．已知：在弹性限度内，弹簧伸长的长度与受到的拉力大小成正比．老师认为他们的设计有不足之处，应在电路中串联一个定值电阻．
（1）串联定值电阻在电路中的作用是______
（2）小明和小华的改进方案分别如下：
小明：把定值电阻串联接在A、B之间．
小华：用定值电阻替换电流表．
若按照小明的方案：闭合开关，向右拉动拉环，滑片P向右移动的过程中，电压表的示数______（选填“变大”“不变”或“变小”）．
若按照小华的方案：闭合开关，当拉力为0N时，滑片P位于B端，电压表示数为0V；当拉力为500N时，电压表示数为1.5V；当拉力为1000N时（在弹性限度内），电压表示数______3V（选填“大于”“等于”或“小于”）．

Answer 1

解：（1）由电路图可知，如果电路中没有定值电阻，当滑片P在最左端时，电路短路，电源短路，
会损坏电路；接入定值电阻后，滑片P在最左端时，不会造成电路短路，由此可见，定值电阻的作用是保护电路；
（2）①由电路图可知，把定值电阻串联接在A、B之间，电压表测电源电压，电源电压不变，向右拉动拉环，
滑片P向右移动的过程中，电压表示数不变；
②设串联接入电路的定值电阻为R，闭合开关时，电路电流I=，
∵I=，
∴电压表示数U=IR_滑=R_滑，
由此可见电压表示数与滑动变阻器接入电路的电阻不成正比，且随滑动变阻器阻值接入电路的阻值越大，电压表示数增加变慢，因为拉力与滑动变阻器接入电路的阻值成正比，所以电压表示数与滑动变阻器接入电路的阻值不成正比，因此当拉力为500N时，电压表示数为1.5V；拉力为1000N是500N的两倍，电压表示数小于电压表原来示数的两倍，
即小于1.5V×2=3V；
故答案为：（1）保护电路；（2）不变；小于．
分析：（1）根据电路图，分析电路结构，判断接入定值电阻的作用；
（2）①根据电路图，根据电路结构判断，根据小明的设计，向右拉动拉环，
滑片P向右移动的过程中，电压表的示数如何变化；
②分析小华的电路设计，根据串联电路特点、欧姆定律判断电压表示数大小．
点评：本题考查了定值电阻的作用、电压表示数变化情况，分析清楚电路结构、熟练应用欧姆定律是正确解题的关键．