Question

16．小刚观察了市场上的“测重仪”后，画出了如图18所示的原理图：A为托盘，P为金属滑片且固定在托盘下的轻质弹簧上，并能随轻质弹簧一起上下滑动，当托盘中不放物体时，P位于R的最上端．已知R₀=5Ω，R的最大阻值为25Ω，电源电压恒为3V．
（1）小刚根据图判断，质量表是电流表改装的，其判断的依据是什么？
（2）当称量物体质量达到最大值时，R₀消耗的功率是多少？（P可达R最下端）
（3）当托盘A中所放物体质量增加时，质量表的示数也随之增大，请结合图分析其原因．（已知：串联电路总电阻等于电路中各用电器电阻之和）

Answer 1

分析 （1）根据电表的正确使用进行解答，即电流表与被测电路串联，电压表与被测电路并联；
（2）当称量物体质量达到最大值时，滑动变阻器接入电路中的电阻为0，电路为R₀的简单电路，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出R₀消耗的功率；
（3）由电路图可知托盘A中所放物体质量增加时滑片移动的方向和接入电路中电阻的变化，根据欧姆定律可知电路中电流的变化即质量表示数的变化．

解答 解：（1）由电路图可知，质量表串联在电路中，应为电流表改装的；
（2）当称量物体质量达到最大时，金属滑动片P在R的最下端，电路为R₀的简单电路，
则R₀消耗的功率：
P₀=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{0}}$=$\frac{（3V）^{2}}{5Ω}$=1.8W；
（3）当称量物体质量增加时，托盘对弹簧的压力增大，弹簧缩短，滑片向下滑动，滑动变阻器接入电路的电阻变小，
在串联电路中，串联电路总电阻等于电路中各用电器电阻之和，即R_总=R₀+R，R₀不变，R变小，R_总变小，而总电压不变，
由I=$\frac{U}{R}$可知，总电流变大，电流表（即质量表）的示数变大．
答：（1）判断的依据是：图中的质量表串联在电路中；
（2）当称量物体质量达到最大值时，R₀消耗的功率是1.8W；
（3）当称量物体质量增加时，托盘对弹簧的压力增大，弹簧缩短，滑片向下滑动，滑动变阻器接入电路的电阻变小，
在串联电路中，串联电路总电阻等于电路中各用电器电阻之和，即R_总=R₀+R，R₀不变，R变小，R_总变小，而总电压不变，
由I=$\frac{U}{R}$可知，总电流变大，电流表（即质量表）的示数变大．

点评 本题考查了电表类型的判断和电功率公式的应用以及电路的动态分析，要注意称量物体质量增加时滑片移动方向的判断．