Question

16．如图为一种握力计和它的工作原理示意图．电源电压恒定不变，握力显示表是由电流表改装而成，定值电阻R₂在电路中起保护电路的作用，其电阻值为5Ω，弹簧一端的滑片P在电阻R₁的最上端时不施加力，移动到最下端时施加的力最大（弹簧的电阻不计）．该握力计测量范围为0～300N，电路中电流变化范围0.1～0.6A．则电源电压为3V，R₁的最大阻值为25Ω，电路消耗的最小功率为0.3W．

Answer 1

分析 （1）由电路图可知，滑动变阻器有短路的可能性，故为了防止出现短路现象而用R₁来保护电路；
（2）滑片P在电阻R₁的最上端时不施加力，电路为R₂的简单电路，此时电路中的电流最大，根据欧姆定律求出电源的电压；
（3）滑片P移动到最下端时施加的力最大时，R₁接入电路中的电阻最大，根据欧姆定律可知电路中的电流最小，根据欧姆定律求出电路中的总电阻，利用电阻的串联求出R₁的最大阻值，利用P=UI求出电路消耗的最小功率．

解答 解：（1）若没有R₁时，当滑动变阻器滑片滑到最顶端时，电路会发生电源短路，而R₁可以防止整个电路发生短路而烧坏电流表，故R₁的作用是保护电路；
（2）当滑片P在电阻R₁的最上端时，电路为R₂的简单电路，此时电路中的电流最大，
由I=$\frac{U}{R}$可得，电源的电压：
U=I_大R₂=0.6A×5Ω=3V；
（2）滑片P移动到最下端时施加的力最大时，R₁接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，
则此时电路中电流I_小=0.1A，
电路中的总电阻：
R=$\frac{U}{{I}_{小}}$=$\frac{3V}{0.1A}$=30Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，R₁的最大阻值：
R₁=R-R₂=30Ω-5Ω=25Ω，
电路消耗的最小功率：
P_小=UI_小=3V×0.1A=0.3W．
故答案为：保护电路；3；25；0.3．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用以及定值电阻的作用，会判断电路中电流最大和最小时电路的连接方式是关键．