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(dòng)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(shí)，滑片處于a端，R₀為定值電阻．力量計(jì)由一個(gè)電流表（量程為0～0.6A）改裝而成．使用時(shí)，先閉合開關(guān)S，再用手握住手柄A向下運(yùn)動(dòng)壓縮彈簧，握力就顯示在
力量計(jì)表盤上．
（1）R₀的作用是保護(hù)電路．
（2）當(dāng)握力增加時(shí)，力量計(jì)的示數(shù)也隨之增大，請(qǐng)結(jié)合圖分析其原因：當(dāng)握力增加時(shí)，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(jì)的示數(shù)也隨之增大．
（3）當(dāng)握力器的握力最大時(shí)，力量計(jì)示數(shù)為最大值（即電流表達(dá)到最大值），求力量計(jì)的零刻度線對(duì)應(yīng)原電流表的示數(shù)．
（4）改裝設(shè)計(jì)：用電壓表代替電流表做力量計(jì)，乙圖已畫出部分電路，請(qǐng)?jiān)谝覉D中補(bǔ)充完成電路的設(shè)計(jì)．要求：當(dāng)握力為零時(shí)，力量計(jì)（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(shí)會(huì)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(shí)，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(jìn)行解答；
（3）當(dāng)握力器的握力最大時(shí)，R接入電路中的電阻為0，此時(shí)力量計(jì)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(shí)，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(jì)的零刻度線對(duì)應(yīng)原電流表的示數(shù)；
（4）當(dāng)握力為零時(shí)，力量計(jì)（電壓表）的示數(shù)為零，由U=IR可知，此時(shí)電壓表被短路，據(jù)此進(jìn)行解答．

解答 解：（1）電路中連入R₀的目的是對(duì)電流表起保護(hù)作用，防止當(dāng)P移動(dòng)到R的最下端時(shí)電流表被燒壞；
（2）當(dāng)握力增加時(shí)，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(jì)的示數(shù)也隨之增大；
（3）當(dāng)握力器的握力最大時(shí)，R接入電路中的電阻為0，此時(shí)力量計(jì)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(shí)，R接入電路中的電阻最大，則力量計(jì)的零刻度線對(duì)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(shí)，力量計(jì)（電壓表）的示數(shù)為零，由U=IR可知，此時(shí)電壓表被短路，如下圖所示：

答：（1）保護(hù)電路；
（2）當(dāng)握力增加時(shí)，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(jì)的示數(shù)也隨之增大；
（3）力量計(jì)的零刻度線對(duì)應(yīng)原電流表的示數(shù)為0.1A；
（4）如上圖所示．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)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．