小强运用所学电学知识设计了一个电子身高测量仪，如图所示，其中定值电阻R1=5Ω，电源电压恒为4.5V，滑动变阻器R2的规格为“15Ω0.5A”，电压表量程为0～3V，电流表量程为0～0.6A．（1）R1

Question

小强运用所学电学知识设计了一个电子身高测量仪，如图所示，其中定值电阻R₁=5Ω，电源电压恒为4.5V，滑动变阻器R₂的规格为“15Ω  0.5A”，电压表量程为0～3V，电流表量程为0～0.6A．

（1）R₁在电路中的作用是___．
（2）当被测身高增加时，表示数变大的是___．（选填“电压表”或“电流表”）
（3）为了保证电路中各元件安全工作，变阻器接入电路中的阻值范围是___Ω～___Ω．

Answer 1

（1）当滑动变阻器滑片滑到最底端时，滑动变阻器会短路，故R₁可以防止整个电路发生短路而烧坏电流表，故R₁的作用为保护电路；
（2）当被测身高增加时，滑动变阻器接入电阻增大，电路中的总电阻变大，
由I=(U)/(R)可知，电路中电流变小，即电流表的示数变小，
由U=IR可知，R₁两端的电压变小，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，滑动变阻器两端的电压变大，即电压表的示数变大；
（3）由题意知，电流表量程为0～0.6A，而R₂允许通过的最大电流为0.5A，
故电路中电流不得超过I₁=0.5A，
则由欧姆定律可得：
电路的总电阻R_总=(U)/(I1)=(4.5V)/(0.5A)=9Ω，
则此时滑动变阻器接入电阻为R_2min=R_总-R₁=9Ω-5Ω=4Ω；
电压表量程为0～3V，故滑动变阻器两端的电压不得超过U₂′=3V，
则当滑动变阻器两端的电压为3V时，R₁两端的电压为U₁=U-U₂′=4.5V-3V=1.5V；
则由欧姆定律可得：
电路中电流为I₂=(U1)/(I1)=(1.5V)/(5Ω)=0.3A；
则滑动变阻器的阻值R_2max=(U2′)/(I2)=(3V)/(0.3A)=10Ω；
故滑动变阻器的阻值范围为4Ω～10Ω．
答：（1）保护电路；（2）电压表；（3）4；10．