電流表和電壓表是電學(xué)中常用的測(cè)量工具，在眾多電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，我們都要用它們來測(cè)量電流和電壓值。在實(shí)際生活中，我們也常常將它們和一些元件組合起來，改造成測(cè)量油量、長度、質(zhì)量、風(fēng)力等物理量的儀表，下面舉例介紹。

一、測(cè)量油量

例1 如圖1是一種測(cè)量小汽車油箱內(nèi)油量裝置的示意圖。由圖可知，該油量表是由____（選填“電壓”或“電流”）表改裝而成的，當(dāng)汽車在高速公路上遠(yuǎn)距離行駛時(shí)，電路中的總電阻R總會(huì)____（選填“變大”“變小”或“不變”），定值電阻兩端的電壓會(huì)____（選填“變大”“變小”或“不變”）。

解析：由圖可知，滑動(dòng)變阻器與定值電阻串聯(lián)，油量表與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，所以油量表是由電壓表改裝而成的。當(dāng)汽車在高速公路上遠(yuǎn)距離行駛時(shí)，油量減少，浮標(biāo)下降，滑片向下移動(dòng)，滑動(dòng)變阻器連入阻值減小。由于串聯(lián)電路的總電阻等于各分電阻之和，所以電路總電阻會(huì)變小。由串聯(lián)電路的分壓原理可知滑動(dòng)變阻器分壓減小，則定值電阻兩端的電壓會(huì)變大。

答案：電壓 變小 變大

二、坐位體前屈測(cè)試

例2 如圖2是坐位體前屈的測(cè)試示意圖。在測(cè)試中，測(cè)試者向前推動(dòng)的測(cè)試儀的滑塊實(shí)際上是滑動(dòng)變阻器，滑塊推動(dòng)的距離越大，滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻值越大，儀器的示數(shù)就越大。如圖3是其簡(jiǎn)化原理圖。

圖2中測(cè)試者向前推動(dòng)測(cè)試儀的滑塊，相當(dāng)于圖3中R1的滑片向____（選填“左”或“右”）移動(dòng)，應(yīng)該用____（選填“電流”或“電壓”）表的示數(shù)來反映被測(cè)試者的成績(jī)；圖3中的電阻R2起到____的作用。

分析：根據(jù)題意可知，測(cè)試者向前推動(dòng)測(cè)試儀的滑塊時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值變大，因此滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)。因串聯(lián)電路起分壓作用，因此滑片向右移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器分得的電壓變大，即電壓表示數(shù)變大。當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值變大時(shí)，電路的總電阻變大，由歐姆定律可知，電路電流變小，即電流表示數(shù)減小。綜合上述分析可知，應(yīng)該用電壓表的示數(shù)反映測(cè)試者的成績(jī)。

沒有推動(dòng)測(cè)試儀的滑塊時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值很小，如果電路中沒有定值電阻R2，058d375f5e5cdffff4bfb432dae422de7936ef4f0d288617c51f52730c1eb9d3由歐姆定律可知電路電流會(huì)很大，電流表會(huì)被燒壞，因此定值電阻R2起保護(hù)電路的作用。

答案：右 電壓 保護(hù)電路

三、測(cè)量質(zhì)量

例3 在物理跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)課上，小碩和同學(xué)利用所學(xué)的電學(xué)知識(shí)，自制設(shè)計(jì)了電子秤的原理圖，如圖4所示。它利用電壓表的示數(shù)來表示物體的質(zhì)量。托盤、輕彈簧上端和金屬滑片固定在一起，托盤和彈簧的質(zhì)量不計(jì)。已知電源電壓U = 3 V，電阻R0 = 10 Ω，電阻R1 = 20 Ω，電壓表的量程為0～3 V。

要使電子秤能正常工作，應(yīng)將觸點(diǎn)____與觸點(diǎn)____連接。每次向托盤中增加100 g的砝碼就在電壓表指針?biāo)肝恢玫目潭缺P上標(biāo)出相應(yīng)的質(zhì)量值。當(dāng)將1 kg的物體放在托盤中時(shí)，金屬滑片P剛好指在距R1上端[14]處，則“1 kg”應(yīng)標(biāo)在電壓表____ V的位置上。該電子秤能測(cè)量的最大質(zhì)量是____kg，應(yīng)標(biāo)在電壓表____ V的位置上。

解析：要使電子秤能正常工作（質(zhì)量大小變化時(shí)，引起連入電阻變化、電壓表的示數(shù)變化），應(yīng)將觸點(diǎn)“1”與觸點(diǎn)“2”連接。

當(dāng)將1 kg的物體放在托盤中，金屬滑片P剛好指在距R1上端[14]處時(shí)，

連入電阻R = [14×] 20 Ω = 5 Ω，

電路中的電流I [=UR+R0=3 V5 Ω+10 Ω=] 0.2 A，

R1兩端的電壓U1 = IR = 0.2 A × 5 Ω = 1 V。

彈簧長度改變量與物體質(zhì)量成正比，因此該電子秤能測(cè)量的最大質(zhì)量是4 kg，當(dāng)4 kg的物體放在托盤中時(shí)，R1完全連入電路中，為20 Ω，

此時(shí)電路中的電流I' = [UR1+R0] = [3 V20 Ω+10 Ω] = 0.1 A，

R1兩端的電壓[U1]['] = I'R1 = 0.1 A × 20 Ω = 2 V。

即最大質(zhì)量應(yīng)標(biāo)在電壓表2 V的位置上。

答案：1 2 1 4 2

四、測(cè)量風(fēng)力

例4 如圖5，綜合實(shí)踐活動(dòng)中，小樂決定制作可顯示風(fēng)力等級(jí)的簡(jiǎn)易風(fēng)速儀，其工作原理如圖甲所示。裝有擋風(fēng)板和滑片P的輕質(zhì)滑塊與輕質(zhì)彈簧套在滑桿上，滑桿上的摩擦力忽略不計(jì)，彈簧左端固定，右端與滑塊相連。擋風(fēng)板的擋風(fēng)面積為0.2 m2，均勻電阻絲長為50 cm，阻值為25 Ω，電源電壓U恒為15 V，R0為保護(hù)電阻，電壓表量程為0～15 V。彈簧彈力F的大小與彈簧長度改變量x成正比，如圖乙所示。關(guān)于這個(gè)風(fēng)速儀，下列說法正確的是（ ）。

A. 當(dāng)所測(cè)風(fēng)力越大時(shí)，電壓表的示數(shù)越小

B. 電壓表的示數(shù)可以從零變化到最大值

C. 電壓表的示數(shù)變化量與彈簧長度改變量x成正比

D. 滑片P向左移動(dòng)的過程中，電路的總電阻在減小

解析：閉合開關(guān)，保護(hù)電阻R0和電阻絲串聯(lián)，電壓表測(cè)量滑片右邊兩端的電壓。

A. 當(dāng)所測(cè)風(fēng)力變大時(shí)，擋風(fēng)板向左移動(dòng)，與電壓表并聯(lián)的電阻變大，根據(jù)U = IR可知電壓表的示數(shù)變大，故A錯(cuò)誤；

B. 無風(fēng)時(shí)，滑片P在電阻絲最右端，電壓表示數(shù)為零，當(dāng)所測(cè)風(fēng)力變大時(shí)電壓表的示數(shù)變大，所以電壓表的示數(shù)可以從零變化到最大值，故B正確；

C. 由于電路中的電流不變，根據(jù)U = IR可知電壓表的示數(shù)變化量與連入電路的電阻絲的電阻成正比，由于電阻絲的電阻與彈簧長度改變量x成正比，所以電壓表的示數(shù)變化量與彈簧長度改變量x成正比，故C正確；

D. 由于電阻絲全部連入電路，滑片P向左移動(dòng)的過程中，沒有改變電阻絲連入電路的電阻，所以電路的總電阻不變，故D錯(cuò)誤。

答案：BC

總結(jié)：設(shè)計(jì)電表改裝時(shí)要在充分分析電路的基礎(chǔ)上，通過電路的變化，思考電流和電壓的變化情況，再根據(jù)題目要求選擇合適的儀表來測(cè)量相應(yīng)物理量。

（作者單位：沈陽市南昌初級(jí)中學(xué)）