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                            探究電表改裝的幾個(gè)知識點(diǎn)問(wèn)題

                            發(fā)表時(shí)間:2022-12-06 16:36:12

                            用電流表和電壓表改裝成實(shí)際測量?jì)x表是歐姆定律部分的一個(gè)重要知識點(diǎn),此類(lèi)題既可以考查對歐姆定律應用的理解,又可以考查利用物理知識解決實(shí)際問(wèn)題的能力。下面通過(guò)兩道例題簡(jiǎn)單分析。

                            一、電流表改裝成油量表

                            由電流表改裝而成的油量表一般是串聯(lián)在電路中,當電路中電阻發(fā)生變化時(shí),電路中電流也會(huì )發(fā)生變化,即此時(shí)油量表示數也發(fā)生相應變化。 例1 如圖1所示是自動(dòng)測定油箱內油量的原理圖,O為杠桿支點(diǎn),油量表是由量程為 0~0.6 A的電流表改裝而成的,R0阻值為 10 Ω,電源電壓為3 V,Rx是規格為“20 Ω 1 A”的滑動(dòng)變阻器。當Rx的滑片處于很上端時(shí),電路中的電流是 A,此時(shí)油量表示數為 0;當油面上升時(shí),電路中的電阻將 ,電流將 。(后兩空選填“增大”或“減小”)

                            解析:本題是一種自動(dòng)測定油箱內油面高度的裝置,因為油量表串聯(lián)在電路中,所以油量表是由電流表改裝而成的。該裝置通過(guò)浮標的浮沉來(lái)改變電阻Rx的阻值,從而改變電路中的電流,即改變油量表的示數。

                            當油箱內油量為0,Rx滑片處于很上端時(shí),Rx = 20 Ω,R0 = 10 Ω,I = UR = 20 Ω3+V10 Ω = 0.1 A;當油面上升時(shí),Rx滑片向下移,電阻減小,即電路中總電阻將減小,電流將增大,油量表示數也隨之增大

                            答案:0.1 減小 增大

                            點(diǎn)評:(1)電阻R0對電路起保護作用,即電路中很小阻值(加滿(mǎn)油時(shí))為10 Ω,這樣電路很大電流為0.3 A,油量為 0 時(shí)電流為 0.1 A,油量表示數范圍為 0.1~0.3 A。這反映出油量表與電流表存在細微區別:兩表低刻度線(xiàn)不重合,油量表的低刻度線(xiàn)在電流表的0.1 A示數處。 (2)這個(gè)改裝電路還有一個(gè)很大的缺陷就是沒(méi)有開(kāi)關(guān),無(wú)論油量多少電路中總是存在電流?梢栽诨瑒(dòng)變阻器很下端貼一個(gè)微小絕緣層,這樣當油加滿(mǎn)時(shí)電路自動(dòng)斷電,油量表示數自動(dòng)變?yōu)?。

                            變式訓練1:圖2是一個(gè)自動(dòng)體重測試儀的工作原理圖,有關(guān)它的說(shuō)法正確的是( )。

                            A. 體重測試儀電路由于缺少開(kāi)關(guān),始終處于通路無(wú)法斷開(kāi)

                            B. 體重示數計是用電壓表改裝成的

                            C. 自動(dòng)體重測試儀中電阻R1可有可無(wú)

                            D. 體重測試儀所測體重越大,電路中的電流越大

                            答案:D

                            二、電壓表改裝成電子秤

                            由電壓表改裝而成的電子秤一般是將電壓表與電路中某個(gè)電阻并聯(lián),當電路中電阻發(fā)生變化時(shí),電路中電流也會(huì )發(fā)生變化,此時(shí)與電子秤并聯(lián)的電阻電壓也會(huì )發(fā)生變化,使得電子秤示數發(fā)生變化。 例2 某同學(xué)自制電子秤的原理圖如圖3所示,電源電壓為12 V,R0是阻值為10 Ω的定值電阻,壓力表為 0~15 V 的電壓表,R 是壓敏電阻,其阻值與所受壓力大小關(guān)系如表。該電路中的很小電流是A(忽略踏板、直桿 ABO 及壓桿的重力);若壓桿對 R的壓力為 200 N,此時(shí) R的阻值為 Ω。當踏板上的壓力增大時(shí),通過(guò)R的電流 ,壓力表的示數 。(后兩空填“減小”或“增大”)

                            解析:分析電子秤的原理圖可知:定值電阻R0與壓敏電阻R串聯(lián),由電壓表改裝成的壓力表測量電阻 R0電壓。當 F = 0 N,R = 30 Ω 時(shí),電路中電流很小,即 Imin = RU總 = 30 Ω12+V10 Ω = 0.3 A;分析壓敏電阻阻值與所受壓力大小關(guān)系可知,壓力每增加 50 N,電阻 R 減小 3 Ω,所以當壓桿對 R 的壓力為 200 N 時(shí),R =18 Ω;當踏板上的壓力增大時(shí),壓敏電阻R減小,總電阻減小,電流增大,電阻R0的電壓增大,即壓力表的示數增大。

                            答案:0.3 18 增大 增大

                            點(diǎn)評:若需討論電表改裝成的測量?jì)x表刻度是否均勻,則主要看由刻度對應的物理量與被測量物理量之間是否成線(xiàn)性關(guān)系,如果兩個(gè)物理量之間符合y = kx或y = kx + b,這樣的電表改裝成的儀表刻度是均勻的,否則刻度不均勻;氐奖绢}中,由阻值R與所受壓力F大小關(guān)系得出F = - 530 R + 500,即 R = 30 - 530 F,根據歐姆定律變形式得壓力表示數為 U = I × R0 = 12 R + R0 × R0 = 12 30 - 530 F + 10 × 10 = 6 000 2 000 - 3F,即 U = 6 000 2 000 - 3F,這里壓力表示數 U 與壓力大小 F 不成線(xiàn)性關(guān)系,即由電壓表改裝而成的電子秤刻度是不均勻的,用同樣的方法也可以分析出由電流表改裝成的油量表的刻度也是不均勻的

                            變式訓練2:下面是某物理興趣小組設計的四個(gè)測量身高的電路圖,身高儀都由電壓表改裝而成,能實(shí)現身高越高,身高儀示數越大,且刻度均勻的電路是( )。


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