Question

某物理兴趣小组探究电子磅秤的工作原理，设计如图甲所示的电路，主要部件是电流表A和压力传感器R₁（相当于电阻值随受到的压力大小而变化的可变电阻），压力传感器R₁与受到的压力F的关系如图乙所示，秤盘与压杠质量均忽略不计．电源电压U=12V，R₂=18Ω．求：
（1）秤盘上不放重物时压力传感器的电阻R₁=30Ω，此时电流表示数是多少A？R₂消耗的功率是多少W？
（2）电流表示数为0.5A时，秤盘上物体重为多少N？

Answer 1

解：（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，
∴根据欧姆定律可得，秤盘上不放重物时电流表的示数：
I===0.25A，
R₂消耗的功率：
P₂=I²R₂=（0.25A）²×l8Ω=1.125W；
（2）电流表的示数为0.5A时电路中的总电阻：
R===24Ω，
压力传感器电阻的阻值：
R₁′=R′-R₂=24Ω-18Ω=6Ω，
由图可知G=F=40N．
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1.125W；
（2）电流表示数为0.5A时，秤盘上物体重为40N．
分析：（1）由电路图可知，R₁与R₂串联，电流表测电路中的电路，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流，利用P=I²R求出R₂消耗的功率；
（2）根据欧姆定律求出电流表的示数为0.5A时电路中的总电阻，再根据电阻的串联求出压力传感器电阻的阻值，由表格读出对应受到的压力，此时物体的压力和自身的重力相等．
点评：本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，关键是根据图象读出传感器电阻不同时对应物体的压力．