Question

15．某電子磅秤原理圖如圖甲所示，主要部件是杠桿ABO，電流表A和壓力傳感器R（相 當(dāng)于電阻值會(huì)隨受到的壓力大小發(fā)生變化的可變電阻），其中杠桿可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，且力臂之比 AO：BO=5：1，壓力傳感器R的阻值隨所受到的壓力F的關(guān)系圖象如圖乙所示，秤盤與杠桿質(zhì)量均忽略不計(jì)，電源電壓9V，R₀=60Ω（取g=10N/kg）．求：

（1）該秤的零起點(diǎn)（即秤盤上不放重物時(shí)）的刻度線應(yīng)標(biāo)在電流表刻度盤的多少mA處？
（2））當(dāng)電流表示數(shù)為30mA時(shí)，秤盤上放的物體的質(zhì)量為多少kg？

Answer 1

分析 （1）從乙圖中讀出該秤的零起點(diǎn)時(shí)，對(duì)應(yīng)的電阻值，根據(jù)電阻的串聯(lián)特點(diǎn)和歐姆定律求出電流表的示數(shù)；
（2）根據(jù)R=$\frac{U}{I}$求出電路的總電阻，再利用串聯(lián)電路總電阻與分電阻的關(guān)系，計(jì)算出滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，然后根據(jù)從乙圖中讀出對(duì)應(yīng)的壓力，然后根據(jù)杠桿平衡的條件計(jì)算出物體的重力，根據(jù)利用m=$\frac{G}{g}$求出質(zhì)量．

解答 解：（1）由圖可知，傳感器R與R₀串聯(lián)，電流表測(cè)電路中的電流，
秤盤上不放重物時(shí)，即當(dāng)壓力為0時(shí)，由圖乙可知，此時(shí)壓敏電阻的阻值為300Ω，
則R_總=R+R₀=300Ω+60Ω=360Ω，
此時(shí)電路中的電流為
I=$\frac{U}{{R}_{總}}$=$\frac{9V}{360Ω}$=0.025A=25mA；
（2）當(dāng)電路中電流為30mA=0.03A時(shí)，由I=$\frac{U}{R}$可得電路中的總電阻：
R_總′=$\frac{U}{I′}$=$\frac{9V}{0.03A}$=300Ω，
根據(jù)串聯(lián)電路的總電阻等于各電阻之和可知，此時(shí)壓敏電阻的阻值：
R′=R_總′-R₀=300Ω-60Ω=240Ω，
由圖乙可知，此時(shí)壓力F=100N，
根據(jù)杠桿原理可得：F×OA=G×OB，
即：100N×5=G×1，
解得：G=500N，
所以物體的質(zhì)量為m=$\frac{G}{g}$=$\frac{500N}{10N/kg}$=50kg．
答：（1）該秤的零起點(diǎn)（即秤盤上不放重物時(shí)）的刻度線應(yīng)標(biāo)在電流表刻度盤的25mA處；
（2））當(dāng)電流表示數(shù)為30mA時(shí)，秤盤上放的物體的質(zhì)量為50kg．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了歐姆定律的簡(jiǎn)單計(jì)算和杠桿平衡條件的簡(jiǎn)單應(yīng)用，是一道綜合題．能根據(jù)圖象找到壓力和電阻之間的關(guān)系是解決本題的關(guān)鍵．