Question

某电子天平原理图如图所示，A为托盘，R 为滑动变阻器，滑片P通过一个连杆固定在弹簧上．当托盘中放上物体时，滑片向下滑动到某位置，从质量表上可读出所放物体的质量．当托盘中不放物体时，滑片在R的最上端．已知R₀=5Ω，R的最大阻值为25Ω，电源电压为3V且保持不变，图中的质量表相当于电流表．试求：
（1）当所测质量达到最大值时，电路中的电流是多少？
（2）不测质量时，通电5min，滑动变阻器R消耗的电能是多少？

Answer 1

解：（1）测最大质量时，滑片P在R的最下端，电路为R₀的简单电路，
根据欧姆定律可得，电路中的电流：
I===0.6A；
（2）不测质量时，滑片P在R的最上端，R与R₀串联，
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
∴电路中的电流：
I_串===0.1A，
变阻器消耗电能：
W=I_串²Rt=（0.1A）²×25Ω×5×60s=75J．
答：（1）当所测质量达到最大值时，电路中的电流是0.6A．
（2）不测质量时，通电5min，滑动变阻器R消耗的电能是75J．
分析：（1）测最大质量时，滑片P在R的最下端，电路为R₀的简单电路，根据欧姆定律求出电路中的电流；
（2）不测质量时，R₀与滑动变阻器的最大阻值串联，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流，再根据W=UIt=I²Rt求出滑动变阻器R消耗的电能．
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，关键是知道质量达到最大和不测量时电路的连接情况．