Question

17．小科同学看到超载车损坏公路的新闻报道，设计了一个称量车重的模拟电路，将载重量转化成电流表示数，电路由电源、称重计、定值电阻R₀、滑动变阻器R₁、弹簧和开关组成，下表是压力与滑动变阻器接入电路阻值的关系．

压力（牛）	0	10	20	30	40	50
阻值（Ω）	20	16	12	8	4	0

（1）电路中定值电阻R₀的作用是保护电路．
（2）定值电阻R₀的阻值为20欧，电源电压为8伏，当载重物体重为20牛时，电流表（称重计）的示数为多少安？
（3）电源时间用久了，电压会降低，则相同的车辆称重结果将如何变化，并说出判断的理由：相同的车辆称重时电路中的电阻不变，电源时间用久了，电压降低，根据欧姆定律可知电路中的电流会减小，所以相同的车辆称重结果将变小．

Answer 1

分析 （1）由电路图可知，如果没有定值电阻R₀，当风力过大时即滑片P移至B点时，电路中的电流过大，有可能烧坏电流表，据此分析定值电阻R₀在电路中的作用．
（2）当载重物体重为20牛时，由表格数据得出此时滑动变阻器接入电路的阻值，然后由串联电路特点与欧姆定律求出电路电流．
（3）根据称量器的原理可知是通过电流表测量电路中的电流来判断的，所以根据串联电路特点与欧姆定律求出分析出电路中的电流的变化即可得出结论．

解答 解：（1）由电路图可知，当载物过重时，变阻器滑片指在最下端，如果没有定值电阻R₀，电源将短路，电路接入电阻R₀后，当变阻器滑片指在最下端时，不会造成电路短路，由此可见，电阻R₀的作用是保护电路．
（2）当载重物体重为20牛时，由表格数据得出此时滑动变阻器接入电路的阻值R₁′=12Ω，
由于定值电阻R₀与滑动变阻器R₁是串联流入电路，则此时电路的中电阻R_总=R₀+R₁′=20Ω+12Ω=32Ω，
所以电流表（称重计）的示数为I=$\frac{U}{{R}_{总}}$=$\frac{8V}{32Ω}$=0.25A；
（3）根据称量器的原理可知是通过电流表测量电路中的电流来判断的，相同的车辆称重时根据串联电路的电阻特点可知电路中的电阻不变，电源时间用久了，电压降低，根据欧姆定律可知电路中的电流会减小，所以相同的车辆称重结果将变小．
答：（1）定值电阻R₀=60Ω；
（2）弹簧的长度与受到的力的关系是：在弹簧限度内，弹簧受到的压力越大，弹簧长度越短．
（3）相同的车辆称重时电路中的电阻不变，电源时间用久了，电压降低，根据欧姆定律可知电路中的电流会减小，所以相同的车辆称重结果将变小．

点评 本题难度较大，分析清楚电路结构是正确解题的关键，应用串联电路特点与欧姆定律即可正确解题．