初中物理滑动变阻器的使用解答题

某款水位自动测控仪的测量原理如图甲所示，电源电压 $U$恒为 $15V$，定值电阻 $R_0=10\Omega$， $R_1$为一竖直固定光滑金属棒，总长 $40\mathit{cm}$，阻值为 $20\Omega$，其接入电路的阻值与对应棒长成正比。弹簧上端固定，滑片 $P$固定在弹簧下端且与 $R_1$接触良好，滑片及弹簧的阻值、重力均不计。圆柱体 $M$通过无伸缩的轻绳挂在弹簧下端，重 $80N$，高 $60\mathit{cm}$，底面积为 $100c{m}^2$．当水位处于最高位置 $A$时， $M$刚好浸没在水中，此时滑片 $P$恰在 $R_1$最上端；当水位降至最低位置 $B$时， $M$的下表面刚好离开水面。已知弹簧所受拉力 $F$与其伸长量△ $L$的关系如图乙所示。闭合开关 $S$，试问：

（1）当水位下降时，金属棒接入电路的长度　减小　，电压表示数　　。（两空均选填“增大”或“减小” $)$

（2）当水位处于位置 $A$时，电压表的示数为多少？

（3）水位由位置 $A$降至 $B$这一过程，弹簧的长度增加了多少？电压表的示数变化了多少？

（已知 ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$

如图甲所示是"测量小灯泡电功率"的实验装置，电源电压为 $4V$ 且保持不变，小灯泡额定电压为 $2.5V$ ，电阻约为 $9\Omega$ ，滑动变阻器标有" $20\Omega 1A$ "字样。

（1）请用笔划线代替导线把图甲中的实物电路连接完整；

（2）闭合开关前，滑动变阻器滑片应调至 　 $B$ 　（选填" $A$ "或" $B$ " $)$ 端；

（3）正确连接电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表、电压表指针均有偏转，则小灯泡不发光的原因是 　　；

（4）实验中，电压表示数如图乙所示，要使小灯泡正常发光，应将滑片向 　　（选填"左"或"右" $)$ 移；

（5）一实验小组的数据如表所示：

实验序号	1	2	3	4	5
$U/V$	0.3	1.5	2.0	2.5	2.9
$I/A$	0.06	0.20	0.24	0.28	0.30

老师在检查时指出第 　　次实验的数据无法从实验中测得，理由是 　　。该小灯泡的额定功率是 　　 $W$ ；

（6）另一实验小组在原有器材基础上，不使用电流表，增加一个阻值已知、大小合适的定值电阻 $R_0$ 和若干开关、导线也能测出小灯泡的额定功率，请你在图丙的方框内画出该小组的实验电路图（要求：电路只连接一次并考虑灯丝电阻受温度变化的影响）

小华在“探究电流与电阻关系”的实验中：

（1）按要求将实物图连接完整（要求：滑片 $P$向右滑时变阻器接入电路的电阻变大）。

（2）在连接电路的过程中，开关必须处于　　（闭合 $/$断开）状态，滑动变阻器的滑片 $P$应放在最　　（左 $/$右）端。

（3）小华用三只阻值分别为 $15\Omega$、 $10\Omega$和 $5\Omega$的电阻探究“电流与电阻关系”的过程中，将 $15\Omega$电阻换成 $10\Omega$时，应在闭合电路后，将滑片向　　（左 $/$右）移动，其目的是　　。

小明同学为了“测量小灯泡的电功率”，准备有如下器材：电源（电压6V，保持不变），小灯泡（额定电压3.8V，电阻约为20Ω），滑动变阻器A“10Ω 1A”，滑动变阻器B“20Ω 1A”，电压表（量程为0～3V、0～15V）、电流表（量程为0～0.6A、0～3A）各一个，开关一个，导线若干。

（1）要完成此实验应该选择滑动变阻器　　（填“A”或“B”）较为合适。

（2）他在连线的过程中发现电压表的0～15V量程已坏，要想测小灯泡的额定功率，请你补充完成图中的实验电路的设计。

（3）他连接好电路后，闭合开关S，移动滑动变阻器滑片时发现灯泡亮度较暗且不变，且两表示数也不变，出现此现象的原因是　　。

为了研究小灯泡在不同电压下工作时（实际电压不允许超过额定电压的五分之一），消耗的电功率是否相同，某同学选取一个额定电压为 $2.5V$的小灯泡。

（1）请你帮他设计电路，并在答题卡的指定位置画出电路图；

（2）他还准备了：蓄电池 $\left(6V\right)$，电流表 $(0~0.6A0~3A)$、电压表 $(0~3V0~15V)$、滑动变阻器 $R_1(10\Omega 0.6A)$、滑动变阻器 $R_2(50\Omega 0.6A)$、开关、导线若干。为了完成实验，应选择滑动变阻器　　接入电路，电压表选用　　量程；

（3）由实验测得，通过小灯泡的电流随电压变化的关系图线如图所示。由图可知，小灯泡正常发光时，通过灯丝的电流是　　 $A$，此时消耗的电功率为　　 $W$；

（4）通过数据分析可以得出：　　。

在"测量小灯泡的电功率"的实验中，电源电压为 $3V$ ，灯泡额定电压为 $2.5V$ 。

（1）请根据图甲，将图乙所示的实物电路用笔画线连接完整；

（2）在连接电路时，开关应 　，滑动变阻器的滑片 $P$ 应置于 　　端（选填" $A$ "或" $B$ " $)$ ；

（3）移动滑片 $P$ ，当电压表的示数为 $1.5V$ 时，电流表的示数如图丙所示，其示数为 　　 $A$ ，小灯泡此时的电功率为 　　 $W$ ．要测量小灯泡的额定功率，需将滑片 $P$ 向 　　端移动（选填" $A$ "或" $B$ " $)$ 直到电压表的示数为 $2.5V$ ；

（4）实验中，小灯泡突然熄火，电流表示数为零，电压表示数变大，电路中的故障可能是 　　。

如图1所示是一种测量体重大小的电子体重计。秤盘 $\mathit{M}$ 通过绝缘体与一金属杆相连， $\mathit{R}$ 相当于滑动变阻器，从体重计仪表指针所指的刻度就可以知道人的体重大小。电源电压恒定不变。

（1） ${\mathit{R}}_{\mathbf{0}}$ 的作用是 　 　；此体重计仪表是 　　（选填"电流表"或电压表"）改装而成的。

（2）小华认为图1这种体重计的设计不合理；请说明不合理的原因，并在图2中画出合理的电路图（不增减任何器材）