题目内容

【题目】如图所示是某压力测力计的电路原理示意图。图中电源电压为7.5 V并保持不变;定值电阻R0的规格是“400 Ω 15 mA”,起保护电路的作用;是由灵敏电流表改装成的指针式测力显示器(电阻忽略不计,量程为20 mA);R是一种新型电子元件,在压力不超过600 N的前提下,其阻值随压力大小的变化规律如表格中数据所示。

压力F/N

0

50

100

150

200

250

300

电阻R

300

280

260

240

220

200

180

(1)R0上允许消耗的最大功率是多少______

(2)分析表格数据可知:电子元件的阻值R随压力F变化的关系式是R________;(写出数学表达式即可,不考虑单位)

(3)该测力计的量程是多少______

(4)写出电流I与压力F的关系式______,说明该测力计的刻度是否均匀______

(5)若要增大该测力计的量程,请说出一种改进方法______

【答案】0.09 W 3000.4F 0500 N I 不均匀 R0,增大R0的阻值

【解析】

(1)电阻R0中允许通过的最大电流为

I015 mA0.015 A

则最大电压为:U0I0R00.015 A×400 Ω6 V

最大电功率为:P0U0I06 V×0.015 A0.09 W

(2)R3000.4F

由表中数据可知,压力为0时,电阻为300 Ω,压力增大到50 N时,减少的电阻为300 Ω280 Ω20 Ω,压力增大到100 N时,减小的电阻为300 Ω260 Ω40 Ω,压力增大到150 N时,减少的电阻为300 Ω240 Ω60 Ω,压力增大到200 N时,减小的电阻为300 Ω220 Ω80 Ω,依此类推,可知减小的电阻为:0.4F,所以电子元件的阻值R随压力F变化的关系式是R3000.4F.

(3)测力计示数最大时,有R500 Ω

RRR0500 Ω400 Ω100 Ω

根据RF的关系可知:量程F0500 N

(4)根据串联电路的电阻特点和欧姆定律可知:电路中的电流I

RF的关系式R3000.4FU7.5 V

R0400 Ω代入上式,化简得I

所以电流和压力不成一次函数关系,故该测力显示器的刻度是不均匀的

(5)方法一:换R0,增大R0的阻值;方法二:换电源,减小电源电压.

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