某物理兴趣小组根据图甲所示电子秤的工作原理，设计出图乙所示的电路，其中压敏电阻R1的阻值随受到的压力大小而变化，其允许通过的最大电流为0.4A，压敏电阻R1的阻值与受到的压力F的

Question

某物理兴趣小组根据图甲所示电子秤的工作原理，设计出图乙所示的电路，其中压敏电阻R₁的阻值随受到的压力大小而变化，其允许通过的最大电流为0.4A，压敏电阻R₁的阻值与受到的压力F的关系如图丙所示，秤盘和压杆质量均忽略不计．已知电源电压U=16V，R₂=24Ω．请你计算：

（1）秤盘上不放重物时，电流表示数是多大？R₂消耗的功率是多少？
（2）秤盘上物体的重量不能超过多少？
（3）如果使电子秤所能称量的最大物重增加100N，在R₁不变的情况下，试通过计算说明应如何改变？

Answer 1

（1）由电路图可知，R₁与R₂串联，电流表测电路中的电路，
串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
由图象可知，秤盘受到压力为0时，R₁阻值为40Ω，
根据欧姆定律可得，秤盘上不放重物时电流表的示数：
I=(U)/(R1+R2)=(16V)/(40Ω+24Ω)=0.25A，
P₂=I²R²=（0.25A）²×24Ω=1.5W；
（2）由欧姆定律可得：R=(U)/(I最大)=(16V)/(0.4A)=40Ω，
根据串联电路中总电阻等于各分电阻之和可知：
R₁=R-R₂=40Ω-24Ω=16Ω；
由图象可知，秤盘上物体重为300N．
（3）方案一：秤盘上物体重为400N时，R₁对应的阻值为8Ω，
此时R₂=R-R₁=40Ω-8Ω=32Ω；
所以方法是：将R₂换为32Ω阻值．
方案一：秤盘上物体重为400N时，R₁对应的阻值为8Ω，
此时由欧姆定律可得：U=IR=0.4A×（24Ω+8Ω）=12.8V，
所以方法是：将电源换为12.8V．
答：（1）秤盘上不放重物时，电流表示数是0.25A，R₂消耗的功率是1.5W；
（2）秤盘上物体的重量不能超过300N；
（3）如果使电子秤所能称量的最大物重增加100N，在R₁不变的情况下，
方案一：将R₂换为32Ω阻值．方案一：将电源换为12.8V．