如图是小明和小丽设计的拉力健身器示意图,在拉环处加拉力时,滑杆PQ可随之自由滑动(导线对滑杆滑动无影响)。已知:在弹性限度内,弹簧伸长的长度与受到的拉力大小成正比。老师认为他们的设计有不足之处,应在电路中串联一个定值电路。
(1)串联的定值电阻在电路中的作用是 。
(2)小明和小丽的改进方案分别如下:
小明:把定值电阻串联接在A、B之间。
小丽:用定值电阻替换电流表。
若按照小明的方案,闭合开关,向右拉动拉环,滑片P向右移动的过程中,电压表的示数 (选填“变大”“变小”或“不变”),若按照小丽的方案,闭合开关,当拉力为0 N时,滑片P在B端,电压表示数为0 V,当拉力为300 N时,电压表示数为3 V;当拉力为600 N时(在弹性限度内)电压表示数 (选填“大于”“小于”或“等于”)6 V。
答案
(1)保护电路 (2)不变 小于
解析:(1)由电路图可知,如果电路中没有定值电阻,当滑片P在最左端时,电源短路,会损坏电流表和电源;接入定值电阻后,滑片P在最左端时,不会造成电路短路,由此可知,定值电阻的作用是保护电路;
(2)①由电路图可知,把定值电阻串联接在A、B之间,电压表测电源电压,电源电压不变,向右拉动拉环,即滑片P向右移动的过程中,电压表示数不变;
②设串联接入电路的定值电阻为R,闭合开关时,电路电流I=
,由I=
可得,电压表示数U'=IR滑=R滑,由此可知,电压表示数与滑动变阻器接入电路的电阻不成正比,且随滑动变阻器阻值接入电路的阻值越大,电压表示数增加变慢;因为拉力与滑动变阻器接入电路的阻值成正比,所以电压表示数与拉力不成正比,因此当拉力为300N时,电压表示数为3V;拉力为600N是300N的两倍,电压表示数小于电压表原来示数的两倍,即电压表示数小于3V×2=6V。
