Question

7．如圖是同學(xué)們自己發(fā)明的電子握力器的模擬電路．電源電壓6V不變，滑動變阻器R的最大值為50Ω，b端固定在絕緣底座上，手柄A與變阻器滑片固定在一起，握力為零時，滑片處于a端，R₀為定值電阻．力量計由一個電流表（量程為0～0.6A）改裝而成．使用時，先閉合開關(guān)S，再用手握住手柄A向下運動壓縮彈簧，握力就顯示在
力量計表盤上．
（1）R₀的作用是保護電路．
（2）當(dāng)握力增加時，力量計的示數(shù)也隨之增大，請結(jié)合圖分析其原因：當(dāng)握力增加時，滑片下移，R接入電路中的電阻變小，電路中的總電阻變小，由I=$\frac{U}{R}$可知，電路中的電流變大，即由電流表改裝力量計的示數(shù)也隨之增大．
（3）當(dāng)握力器的握力最大時，力量計示數(shù)為最大值（即電流表達到最大值），求力量計的零刻度線對應(yīng)原電流表的示數(shù)．
（4）改裝設(shè)計：用電壓表代替電流表做力量計，乙圖已畫出部分電路，請在乙圖中補充完成電路的設(shè)計．要求：當(dāng)握力為零時，力量計（電壓表）的示數(shù)為零．

Answer 1

分析 （1）由電路圖可知，如果沒有R₀，當(dāng)握力過大時會使ab電阻絲接入電路的電阻過小，電路中電流過大可能燒壞電流表；
（2）當(dāng)握力增加時，滑片下移，R接入電路中的電阻變小，電路中的總電阻變小，根據(jù)歐姆定律可知電路中的電流變化，據(jù)此進行解答；
（3）當(dāng)握力器的握力最大時，R接入電路中的電阻為0，此時力量計示數(shù)為最大值，根據(jù)歐姆定律求出定值電阻R₀的阻值；握力為0時，R接入電路中的電阻最大，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出力量計的零刻度線對應(yīng)原電流表的示數(shù)；
（4）當(dāng)握力為零時，力量計（電壓表）的示數(shù)為零，由U=IR可知，此時電壓表被短路，據(jù)此進行解答．

解答 解：（1）電路中連入R₀的目的是對電流表起保護作用，防止當(dāng)P移動到R的最下端時電流表被燒壞；
（2）當(dāng)握力增加時，滑片下移，R接入電路中的電阻變小，電路中的總電阻變小，
由I=$\frac{U}{R}$可知，電路中的電流變大，即由電流表改裝力量計的示數(shù)也隨之增大；
（3）當(dāng)握力器的握力最大時，R接入電路中的電阻為0，此時力量計示數(shù)為最大值，即I=0.6A，
則定值電阻R₀的阻值：
R₀=$\frac{U}{{I}_{大}}$=$\frac{6V}{0.6A}$=10Ω，
握力為0時，R接入電路中的電阻最大，則力量計的零刻度線對應(yīng)原電流表的示數(shù)：
I_小=$\frac{U}{{R}_{0}+R}$=$\frac{6V}{10Ω+50Ω}$=0.1A；
（4）當(dāng)握力為零時，力量計（電壓表）的示數(shù)為零，由U=IR可知，此時電壓表被短路，如下圖所示：

答：（1）保護電路；
（2）當(dāng)握力增加時，滑片下移，R接入電路中的電阻變小，電路中的總電阻變小，由I=$\frac{U}{R}$可知，電路中的電流變大，即由電流表改裝力量計的示數(shù)也隨之增大；
（3）力量計的零刻度線對應(yīng)原電流表的示數(shù)為0.1A；
（4）如上圖所示．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律的應(yīng)用以及電路圖的改裝，明白電子握力器的原理是關(guān)鍵．