Question

某兴趣小组设计了一种“电子秤”，实际上是压力测量仪，用来称量物体质量，其原理结构如图所示．图中A为金属片，B为金属板，弹簧电阻不计．R₁=24Ω，R₂的最大阻值为72Ω，电源电压为12V不变．问：
（1）图中的质量表是用______表改装成的，R₁的主要作用是______；
（2）当金属片A上放重物，开关S闭合时，请说明电子秤称量物体质量的原理：______；（3）S闭合，不称量物体时（A金属片在最上端），通电1min电流通过R₁做了多少功？
（4）当称量物体质量达到最大时，R₂两端的电压是多少？

Answer 1

解：（1）由电路图可知，重量表与滑动变阻器R₂并联，电压表与被测电路并联，因此重量表是电压表；
电阻R₁与滑动变阻器R₂串联在电路中，电阻R₁起保护电路的作用；
答：重量表应该用电压表改装，R₁的主要作用是保护电路．
（2）由电路图可知，金属片A上放重物、开关S闭合时，弹簧在重物压力作用下缩短，滑动变阻器接入电路的阻值变大，滑动变阻器两端电压变大，重量表示数变大，由此可见，金属片A上的重物越重，重量表示数越大，根据重量表示数大小即可知道所测重物重力大小．
（3）S闭合，不称量物体时（A金属片在最上端），电路中只有R₁工作，
所以W₁==×60s=30J；
（4）由电路图可知，R₁与R₂串联，当称量物体重量达到最大值时，滑动变阻器R₂阻值全部接入电路，
此时电路中的电流为I===0.125A，
R₂两端的电压为U₂=IR₂=0.125A×72Ω=9V．
答：（1）重量表应该用电压表改装，R₁的主要作用是保护电路．
（2）金属片A上放重物、开关S闭合时，弹簧在重物压力作用下缩短，滑动变阻器接入电路的阻值变大，滑动变阻器两端电压变大，重量表示数变大，由此可见，金属片A上的重物越重，重量表示数越大，根据重量表示数大小即可知道所测重物重力大小．
（3）S闭合，不称量物体时（A金属片在最上端），通电1min电流通过R₁做30J功．
（4）当称量物体重量达到最大值时，R₂两端的电压是9V．
分析：（1）电流表应串联在电路中，电压表应并联在电路中，根据电路图判断重力表是电压表还是电流表；
（2）由电路图可知，电阻R₁与R₂串联，重量表测两端R₂的电压，当A上放重物时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，重量表示数变大，据此分析电子秤称量物体重量的原理；
（3）S闭合，不称量物体时（A金属片在最上端），电路中只有R₁工作，所以根据W=UIt=求电流在R₁上做的功；
（4）当称量物体重力达到最大值时，R₂的阻值达到最大值，根据串联电路的电阻特点和欧姆定律求出电路中的电流，进一步根据欧姆定律求出R₂两端的电压．
点评：本题考查了电压表的使用和串联电路的特点，欧姆定律及电功率的计算．关键是会根据电表的正确所以确定电表的类型．