Question

某兴趣小组制作了一个测量质量的电子秤，其原理如图甲所示，它主要四部分构成：托板、压力杠杆OAB、压敏电阻R（电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻）和显示重力大小的仪表A（实质是量程为0﹣0.6A的电流表）．其中OA长5cm，AB长20cm，电源电压恒为9V．压敏电阻R的阻值与所受压力的关系如图乙所示（托板和杠杆组件的质量可以忽略不计，g取10N/kg）．求：

（1）托板上放某一重物时，电流表示数为0.2A，电子秤在1min内消耗的电能：

（2）托板上没有放置物体时，电路中的电流；

（3）为保护电流表不被损坏，电子秤能测量的最大质量．

 

Answer 1

（1）电路中总电压：U=9V；电流：I=0.2A；电子秤在1min内消耗的电能：W=UIt=9V×0.2A×1×60s=108J；

（2）由乙图可知，托板上没有放置物体即压敏电阻受到的压力为0时，压敏电阻R的阻值：R=100Ω，此时电流中电流：I===0.09A；

（3）电路中允许的最大电流：I_最大=0.6A，压敏电阻的最小阻值：R===15Ω；由图象可知压敏电阻所受最大压力：F=150N；

由杠杆平衡条件：FOB=F_AOA，即：150N×20cm=F_A×5cm；解得托板对A点的最大压力：F_A=600N；

电子称测量的最大质量：m====60kg．

答：（1）托板上放某一重物时，电流表示数为0.2A，电子秤在1min内消耗的电能为108J；（2）托板上没有放置物体时，电路中的电流为0.09A；（3）为保护电流表不被损坏，电子秤能测量的最大质量是60kg．