Question

（2012?如東縣一模）如圖甲是電子體重測量儀的原理圖，其中金屬彈簧上端和滑動(dòng)變阻器R′（最大值為30Ω）的滑片焊接在一起，下端與電壓表的一端及開關(guān)連接．R₀為保護(hù)電阻，其阻值大小為6Ω．重力大小可通過電壓表示數(shù)來轉(zhuǎn)換，電源的電壓為9V．（g取10N/kg）

（1）質(zhì)量為m=60kg的學(xué)生雙腳站立在測量儀平臺(tái)上時(shí)，人雙腳與平臺(tái)的接觸面積為2.5×10^-2m²，求此時(shí)人對平臺(tái)的壓強(qiáng)p．
（2）現(xiàn)稱量不同人的重力，在滑片移動(dòng)過程中，求電壓表示數(shù)可能的最大值U．
（3）已知人對平臺(tái)的壓力F與變阻器接入電路的阻值R_接之間的關(guān)系如圖乙所示，求當(dāng)測量（1）中學(xué)生體重時(shí)滑動(dòng)變阻器消耗的電功率．

Answer 1

分析：（1）學(xué)生對平臺(tái)的壓力和自身的重力相等，根據(jù)G=mg求出其大小，根據(jù)壓強(qiáng)公式求出此時(shí)人對平臺(tái)的壓強(qiáng)．
（2）由電路圖可知，R0與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電阻的分壓特點(diǎn)可知當(dāng)P在最下端時(shí)，電壓表的示數(shù)最大；根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出此時(shí)電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出電壓表示數(shù)可能的最大值．
（3）由乙圖讀出學(xué)生對平臺(tái)的壓力對應(yīng)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻，根據(jù)串聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)和歐姆定律求出電路中的電流，根據(jù)P=I²R求出滑動(dòng)變阻器消耗的電功率．

解答：解：（1）人對平臺(tái)的壓力：
F=G=mg=60kg×10N/kg=600N，
人對平臺(tái)的壓強(qiáng)：
p=

F

S

=

600N

2.5×10-2m2

=2.4×10⁴Pa；
（2）當(dāng)P在最下端時(shí)，V表示數(shù)最大，
電路中的電流I=

U總

R0+R′

=

9V

6Ω+30Ω

=0.25A，
電壓表示數(shù)可能的最大值：
U=IR′=0.25A×30Ω=7.5V；
（3）F=600N時(shí)，變阻器接入電路的阻值為12Ω，
此時(shí)電路中的電流：
I′=

U總

R0+R接

=

9V

6Ω+12Ω

=0.5A，
滑動(dòng)變阻器消耗的電功率：
P′=I′²R_接=（0.5A）²×12Ω=3W．
答：（1）人對平臺(tái)的壓強(qiáng)2.4×10⁴Pa；
（2）電壓表示數(shù)可能的最大值為7.5V．
（3）測量（1）中學(xué)生體重時(shí)滑動(dòng)變阻器消耗的電功率為3W．

點(diǎn)評：本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率的計(jì)算以及壓強(qiáng)的計(jì)算，關(guān)鍵是公式和規(guī)律的靈活運(yùn)用并能從圖象中得出有用的信息．