Question

4．如图所示是某电压测力计的电路原理示意图，图中电源电压为7.5V并保持不变；定值电阻R₀的规格是“400Ω　15mA”，起保护电路的作用；R是一种新型电子元件，其阻值R随压力F变化的关系式是R=300-0.4F；G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）．该测力计的量程是0～500N，若要增大该测力计的量程，可以增大R₀的阻值，也可以减少电源电压．（选填“增大”或“减少”）

Answer 1

分析 （1）根据串联电路特点和欧姆定律计算电路的最大电阻，根据电阻R和压力F的关系得出测力计的量程；
（2）由R随压力F变化的关系式，若要增大该测力计的量程，应从如何减小R的电阻值上分析解答．

解答 解：
（1）由图定值电阻R₀、R串联，灵敏电流表串联在电路中，
当电路中电流最大时，电阻最小，R随压力F变化的关系式R=300-0.4F，即：F=$\frac{300-R}{0.4}$此时压力最大，
由R₀的规格是“400Ω　15mA”知电路中电流最大15mA=0.015A，
此时：R_总=$\frac{U}{I}$$\frac{7.5V}{0.015A}$=500Ω
由串联电路的电阻特点可得：R=R_总-R₀=500Ω-400Ω=100Ω
根据R和F的关系可知：最大压力即量程：
F=$\frac{300-R}{0.4}$=$\frac{300-100}{0.4}$=500N；
（2）要增大该测力计的量程，由F=$\frac{300-R}{0.4}$知应减小R值，即增大的R₀的阻值，即：更换R₀，增大R₀的阻值；
也可以减小总电阻，从而减小R值，允许通过最大电流一定，所以可换电源，减小电源电压达到目的．
故答案为：0～500；增大；减小．

点评 本题考查电路的动态分析与计算，考查了串联电路特点和欧姆定律的应用，关键是用好R随压力F变化的关系式．本题很好的体现了物理与实际生活的结合，是一道好题．