Question

1．如圖1所示是某電子秤的原理圖，電流表的量程為0-100mA（能顯示物體的質(zhì)量大�。�，稱盤與壓桿質(zhì)量均忽略不計(jì)，電源電壓恒定，R₀=80Ω，如圖2所示是壓力傳感器R的阻值隨所受壓力F的變化圖象．（g取10N/kg）
（1）稱量時(shí)，質(zhì)量越大，R的阻值越小，電路中的電流越大．（兩空均選填“越大”或“越小”）
（2）當(dāng)稱盤中不放物體時(shí)，電流表的示數(shù)為40mA，則電源電壓是多少？
（3）該電子秤能稱量的最大質(zhì)量是多少？
（4）若把定值電阻R₀換成定值電阻R₁，且R₁小于R₀，其他條件不變，該電子秤的稱量范圍將變小（選填“變大”、“變小”或“不變”）．

Answer 1

分析 由電路圖可知，壓力傳感器電阻R與定值電阻R₀串聯(lián)，電流表測電路中的電流．
（1）稱量時(shí)，質(zhì)量越大，壓力傳感器受到的壓力越大，根據(jù)圖象可知壓力傳感器電阻的變化，根據(jù)歐姆定律可知電路中的電流變化；
（2）根據(jù)圖2可知稱盤中不放物體時(shí)傳感器的電阻，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電源的電壓；
（3）當(dāng)電路中的電流為100mA時(shí)該電子秤能稱量的質(zhì)量最大，根據(jù)歐姆定律求出質(zhì)量表示數(shù)最大時(shí)電路中的總電阻，根據(jù)電阻的串聯(lián)求出壓力傳感器電阻的大小，從圖象讀出秤盤受到的壓力，根據(jù)水平面上物體的壓力和自身的重力相等和G=mg求出稱量的最大質(zhì)量；
（4）電源電壓和電路中的最大電流是一定的，電路中的總電阻是一定的，根據(jù)電阻的串聯(lián)可知把定值電阻R₀換成較小的定值電阻R₁后壓敏電阻的變化，由圖象可知壓敏電阻所受壓力的變化，進(jìn)一步可知電子秤的稱量范圍變化．

解答 解：由電路圖可知，壓力傳感器電阻R與定值電阻R₀串聯(lián)，電流表測電路中的電流．
（1）稱量時(shí)，質(zhì)量越大，物體的重力越大，
因水平面上物體的壓力和自身的重力相等，所以，壓力傳感器所受的壓力越大，
由圖2可知，壓力越大時(shí)，壓力傳感器的阻值越小，電路中的總電阻越小，
由I=$\frac{U}{R}$可知，電路中的電流越大；
（2）由圖2可知，稱盤中不放物體時(shí)，壓力F=0N，傳感器的電阻R=220Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，電源的電壓：U=I（R+R₀）=40×10^-3A×（220Ω+80Ω）=12V；
（3）當(dāng)電路中的電流為100mA時(shí)，該電子秤能稱量的質(zhì)量最大，
此時(shí)電路中的總電阻：
R_總=$\frac{U}{I′}$=$\frac{12V}{100×1{0}^{-3}A}$=120Ω，
此時(shí)壓力傳感器的電阻：R′=R_總-R₀=120Ω-80Ω=40Ω，
由圖2可知，R=40Ω時(shí)，受到的壓力為450N，
由G=mg可得，該電子秤能稱量的最大質(zhì)量：
m=$\frac{G}{g}$=$\frac{450N}{10N/kg}$=45kg；
（4）電源電壓和電路中的最大電流是一定的，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$可知，電路中的最小總電阻是一定的；
當(dāng)把定值電阻R₀換成較小的定值電阻R₁后，要保證最小總電阻不變，則壓敏電阻R的阻值變大；
壓敏電阻R的阻值變大，由圖象可知，壓敏電阻受到的壓力變小，即稱量物體的最大重力變小，稱量物體的最大質(zhì)量變��；所以，該電子秤的稱量范圍將變�。�
答：（1）越��；越大；
（2）電源電壓是12V；
（3）該電子秤能稱量的最大質(zhì)量是45kg；
（4）變�。�

點(diǎn)評 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、重力公式的應(yīng)用以及電路的動態(tài)分析，關(guān)鍵是從圖象中獲取有用的信息．