Question

16．如圖為一種握力計和它的工作原理示意圖．電源電壓恒定不變，握力顯示表是由電流表改裝而成，定值電阻R₂在電路中起保護電路的作用，其電阻值為5Ω，彈簧一端的滑片P在電阻R₁的最上端時不施加力，移動到最下端時施加的力最大（彈簧的電阻不計）．該握力計測量范圍為0～300N，電路中電流變化范圍0.1～0.6A．則電源電壓為3V，R₁的最大阻值為25Ω，電路消耗的最小功率為0.3W．

Answer 1

分析 （1）由電路圖可知，滑動變阻器有短路的可能性，故為了防止出現短路現象而用R₁來保護電路；
（2）滑片P在電阻R₁的最上端時不施加力，電路為R₂的簡單電路，此時電路中的電流最大，根據歐姆定律求出電源的電壓；
（3）滑片P移動到最下端時施加的力最大時，R₁接入電路中的電阻最大，根據歐姆定律可知電路中的電流最小，根據歐姆定律求出電路中的總電阻，利用電阻的串聯求出R₁的最大阻值，利用P=UI求出電路消耗的最小功率．

解答 解：（1）若沒有R₁時，當滑動變阻器滑片滑到最頂端時，電路會發生電源短路，而R₁可以防止整個電路發生短路而燒壞電流表，故R₁的作用是保護電路；
（2）當滑片P在電阻R₁的最上端時，電路為R₂的簡單電路，此時電路中的電流最大，
由I=$\frac{U}{R}$可得，電源的電壓：
U=I_大R₂=0.6A×5Ω=3V；
（2）滑片P移動到最下端時施加的力最大時，R₁接入電路中的電阻最大，電路中的電流最小，
則此時電路中電流I_小=0.1A，
電路中的總電阻：
R=$\frac{U}{{I}_{小}}$=$\frac{3V}{0.1A}$=30Ω，
因串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，R₁的最大阻值：
R₁=R-R₂=30Ω-5Ω=25Ω，
電路消耗的最小功率：
P_小=UI_小=3V×0.1A=0.3W．
故答案為：保護電路；3；25；0.3．

點評 本題考查了串聯電路的特點和歐姆定律、電功率公式的應用以及定值電阻的作用，會判斷電路中電流最大和最小時電路的連接方式是關鍵．