某實驗小組的同學決定設計一個簡易的身高測量儀,可用器材有電壓恆定的電源、電壓表、電阻絲、定值電阻、開關、導線(...
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問題詳情:
某實驗小組的同學決定設計一個簡易的身高測量儀,可用器材有電壓恆定的電源、 電壓表、電阻絲、定值電阻、開關、導線(若干)等。他們的設想是:用滑片在繃直的電阻絲上滑動代替滑動變阻器,將電壓表改裝成身高顯示儀,所測身高越高,顯示儀示數越大, 且刻度均勻:
(1)同學們設計瞭如圖所示的電路,其中符合要求的一個電路是__________(填寫電路圖的序號);
(2)確定正確的電路設計方案後,小組成員開始對器材的參數進行選擇。他們採用了電壓為U的電源、一根長為L的均勻電阻絲(單位長度的電阻為r)、量程為 0~U0的電壓表(U0<U)。為了讓測量儀測量身高的範圍能達到最大,且測量精確度最高,選擇的定值電阻R1的阻值應該為多少 ____ ?(用已知量表示)
(3)小組同學利用選定的器材連接好了符合要求的測量電路。先對身高為h1的小明進行了測量後,又對小華進行測量,電壓表的示數變化了△U,則小華的身高為多高____?(用已知量表示)
【回答】
丁
【詳解】
(1)要涉及正確的電路圖,應該是滑動變阻器的滑片移動時電路中的電流不變,電壓表示數隨身高的增大而升高,符合條件的只有圖丁。
(2)由題意知,滑動變阻器的最大阻值為
要使測量身高的範圍最大且精確度最高,就要使管片滑到最上端的電壓為,這時通過串聯電路的電流
定值電阻兩端的電壓
所以的阻值為
(3)當電壓表的示數為時,滑動變阻器與電壓表並聯部分的電阻是
滑動變阻器滑片以下電阻絲的長度為
當電壓表的示數為時,滑動變阻器與電壓表並聯部分的電阻是
滑動變阻器滑片以下電阻絲的長度為
已知
電阻絲的變化量為
所以小華的身高是
知識點:變阻器
題型:實驗,探究題