滑動變阻器的“妙用”

1 油量表

如圖1所示的一種自動測定油箱內油面高度的裝置，R是滑動變阻器，它的金屬滑片是杠桿的一端，且由定位擋板限制只能在電阻上滑動。從油量表(由電流表改裝而成)指針所指的刻度，就可以知道油箱內油面的高度h。已知電流增大時，電流表指針向右偏轉，則

A．油面下降時，電流表指針向右偏轉

B．油量表的零刻度線一定與電流表原零刻度線相重合

C．油量表的刻度值從左往右是逐漸增大的

D．油箱內的油越少，流過電流表的電流越大

解析 當油量增加時，油面上升，浮標隨同上升，杠桿右端指針，即與滑動變阻器R接觸的金屬片下移，變阻器接入電路的電阻減小，電路兩端電壓不變，電路中的電流增大，油量表(電流表)示數增大，指針偏轉角度變大。反之，當油量減小時，滑動變阻器連入的電阻值增大，油量表指針偏轉角度變小。故選C。

2 電子秤

如圖2所示是大型電子地磅秤的電路圖。當稱重物時，在壓力作用下滑片向下端滑動，變阻器連入電路的電阻_________，電流表的示數_______。(選填“變大”、“變小”或“不變”)這樣把電流對應的重量刻在電流表的刻度盤上，就可以讀出被稱物體的重量。

解析 電子秤可以反映彈簧上方受到壓力的大小。當稱重物時，在壓力作用下變阻器的滑片向下端滑動，連入電路的電阻變小，電流表的示數變大。

3 拉力計

圖3甲所示是拉力計原理圖。硬質彈簧右端和金屬滑片P固定在一起(彈簧的電阻不計，P與R₁間的摩擦不計)。定值電阻R₀=5Ω，a、b是一根長為5cm的均勻電阻絲，阻值Rab=25Ω，電源電壓U=3．0V，電流表的量程為0~0．6A，當不拉拉環時，金屬滑片P剛好處于a端。已知該彈簧伸長的長度ΔL與所受拉力F間的關系如圖3乙所示。

(1)電路中連入R₀的目的是___________。

(2)將電流表的表盤改為拉力計的表盤，當不拉拉環時，拉力計表盤上的零刻度應標在電流表表盤的_________A處。

（3） 通過計算說明，電流表表盤的0.6A處應標多少N?

解 (1)防止電流過大而燒壞電流表(或答保護電路)。(2)0．1。

(3)當電流為0．3A時變阻器連入電路中的電阻為：

R₁=R總-R₀=U/I-R₀=5Ω。

連入電路中的電阻線長度為

L′=5Ω25Ω×5cm=1cm，

則彈簧的伸長量為

ΔL＝4cm。

由圖像可知拉力F=400N。

4 水力測速儀

小明同學為了定性比較水的流速大小，設計了一個實驗裝置。如圖5所示是他的部分設計圖，小銅球P系在電阻可忽略的細金屬絲下，懸掛在O點，AB為一固定在水平方向的電阻絲，它與金屬絲接觸良好(不計摩擦)，B端在O點正下方。他設想：開始時小球沿豎直方向處于靜止，當把小球P放入水平流動的水中時，球受到水流沖擊向左偏移一定角度θ，水流速度越大，偏角θ越大。測量者可以根據電壓表數值大小判斷水流速度大小。請你完成余下的電路連接，要求流速大時，電壓表示數大，流速小時電壓表示數也小。

解 答案見圖6所示。

5 風力測試儀

小明同學設計的“風力測速儀”在校科技節上備受師生們的青睞，“風力測速儀”的原理如圖7所示。電源電壓6V，R₀為保護電阻，AB為長20cm、阻值為50Ω的均勻電阻絲。OP為質量、電阻均不計的金屬細桿，下端連接一個重為2N的球。閉合開關S，無風時，OP下垂并與電阻絲B端接觸；有風時，球P受風力的作用，使金屬細桿OP繞懸掛點O偏轉，當偏轉到電阻絲的A端時，電流表的示數為0．6A。已知懸掛點O與電阻絲B端的距離為10cm，金屬細桿OP始終與電阻AB接觸良好且無摩擦，求：

(1)R₀的阻值；

(2)無風時電流表的示數；

(3)在風力作用下，當金屬細桿OP在圖示位置靜止時，作出F風的力臂，并求出該力的大小。

解 (1)金屬細桿OP偏轉到A端時，電阻R₀直接連接在電源兩端時的阻值

R₀=U/I₀=10Ω。

(2)無風時金屬細桿OP下垂，R₀與RAB串聯

I=U／R=U／(R₀+RAB)=0．1A。

(3)作F風力臂L風如圖8所示。

如圖9所示，OP在圖示位置平衡時，根據杠桿平衡條件F風×L風=G×LG，得

F風=G×LG／L風。

由相似三角形知L風／L風=OB／AB，所以

F風=AB／OB×G=20cm／10cm×2N=4N。

注：2、劉慶云，山東棗莊市薛城舜耕中學，277000

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。”