Question

（2013?廣陽(yáng)區(qū)一模）某興趣小組設(shè)計(jì)了一種“電子秤”，實(shí)際上是壓力測(cè)量?jī)x，用來(lái)稱(chēng)量物體質(zhì)量，其原理結(jié)構(gòu)如圖所示．圖中A為金屬片，B為金屬板，彈簧電阻不計(jì)．R₁=24Ω，R₂的最大阻值為72Ω，電源電壓為12V不變．問(wèn)：
（1）圖中的質(zhì)量表是用

電壓

表改裝成的，R₁的主要作用是

保護(hù)電路

；
（2）當(dāng)金屬片A上放重物，開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，請(qǐng)說(shuō)明電子秤稱(chēng)量物體質(zhì)量的原理：

金屬片A上放重物、開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，彈簧在重物壓力作用下縮短，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值變大，滑動(dòng)變阻器兩端電壓變大，重量表示數(shù)變大，由此可見(jiàn)，金屬片A上的重物越重，重量表示數(shù)越大，根據(jù)重量表示數(shù)大小即可知道所測(cè)重物重力大小

；（3）S閉合，不稱(chēng)量物體時(shí)（A金屬片在最上端），通電1min電流通過(guò)R₁做了多少功？
（4）當(dāng)稱(chēng)量物體質(zhì)量達(dá)到最大時(shí)，R₂兩端的電壓是多少？

Answer 1

分析：（1）電流表應(yīng)串聯(lián)在電路中，電壓表應(yīng)并聯(lián)在電路中，根據(jù)電路圖判斷重力表是電壓表還是電流表；
（2）由電路圖可知，電阻R₁與R₂串聯(lián)，重量表測(cè)兩端R₂的電壓，當(dāng)A上放重物時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值變大，重量表示數(shù)變大，據(jù)此分析電子秤稱(chēng)量物體重量的原理；
（3）S閉合，不稱(chēng)量物體時(shí)（A金屬片在最上端），電路中只有R₁工作，所以根據(jù)W=UIt=

U2

R

t求電流在R₁上做的功；
（4）當(dāng)稱(chēng)量物體重力達(dá)到最大值時(shí)，R₂的阻值達(dá)到最大值，根據(jù)串聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)和歐姆定律求出電路中的電流，進(jìn)一步根據(jù)歐姆定律求出R₂兩端的電壓．

解答：解：（1）由電路圖可知，重量表與滑動(dòng)變阻器R₂并聯(lián)，電壓表與被測(cè)電路并聯(lián)，因此重量表是電壓表；
電阻R₁與滑動(dòng)變阻器R₂串聯(lián)在電路中，電阻R₁起保護(hù)電路的作用；
答：重量表應(yīng)該用電壓表改裝，R₁的主要作用是保護(hù)電路．
（2）由電路圖可知，金屬片A上放重物、開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，彈簧在重物壓力作用下縮短，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值變大，滑動(dòng)變阻器兩端電壓變大，重量表示數(shù)變大，由此可見(jiàn)，金屬片A上的重物越重，重量表示數(shù)越大，根據(jù)重量表示數(shù)大小即可知道所測(cè)重物重力大�。�
（3）S閉合，不稱(chēng)量物體時(shí)（A金屬片在最上端），電路中只有R₁工作，
所以W₁=

U2

R1

t=

(12V)2

24Ω

×60s=30J；
（4）由電路圖可知，R₁與R₂串聯(lián)，當(dāng)稱(chēng)量物體重量達(dá)到最大值時(shí)，滑動(dòng)變阻器R₂阻值全部接入電路，
此時(shí)電路中的電流為I=

U

R1+R2

=

12V

24Ω+72Ω

=0.125A，
R₂兩端的電壓為U₂=IR₂=0.125A×72Ω=9V．
答：（1）重量表應(yīng)該用電壓表改裝，R₁的主要作用是保護(hù)電路．
（2）金屬片A上放重物、開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，彈簧在重物壓力作用下縮短，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值變大，滑動(dòng)變阻器兩端電壓變大，重量表示數(shù)變大，由此可見(jiàn)，金屬片A上的重物越重，重量表示數(shù)越大，根據(jù)重量表示數(shù)大小即可知道所測(cè)重物重力大�。�
（3）S閉合，不稱(chēng)量物體時(shí)（A金屬片在最上端），通電1min電流通過(guò)R₁做30J功．
（4）當(dāng)稱(chēng)量物體重量達(dá)到最大值時(shí)，R₂兩端的電壓是9V．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了電壓表的使用和串聯(lián)電路的特點(diǎn)，歐姆定律及電功率的計(jì)算．關(guān)鍵是會(huì)根據(jù)電表的正確所以確定電表的類(lèi)型．