Question

2．如圖1為某型號(hào)電子秤，其結(jié)構(gòu)原理如圖2所示，R₀是定值電阻；R是壓敏電阻，其阻值R隨所受壓力F變化的關(guān)系如圖3所示，改寫(xiě)電流表（量程為0～0.6A）的表盤(pán)數(shù)值后可直接讀出所稱物體的質(zhì)量．設(shè)踏板的質(zhì)量為5kg，電源電壓保持12V不變，g取10N/kg．

（1）根據(jù)圖象可知，當(dāng)被稱物體的質(zhì)量增加時(shí)，壓敏電阻R的阻值變小，電流表的示數(shù)變大．（以上兩空均選填“變大”或“變小”）
（2）空載時(shí)，電流表的示數(shù)為0.048A，則R₀的阻值為10Ω．
（3）該電子秤的最大量程是115kg．
（4）若身邊沒(méi)有電流表只有電壓表，試問(wèn)還能制作電子秤嗎？若不能，請(qǐng)說(shuō)明理由；若能，電壓表應(yīng)怎樣連入電路？
答：能，并聯(lián)在R₀兩端．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)R與F的關(guān)系圖象結(jié)合歐姆定律進(jìn)行分析解答；
（2）根據(jù)電路圖可知，壓敏電阻R和定值電阻R₀串聯(lián)，電流表測(cè)電路中的電流；
空載時(shí)，踏板對(duì)壓敏電阻的壓力F等于踏板的重力，根據(jù)G=mg即可求出壓力F的大��；
由圖3讀出壓力F對(duì)應(yīng)的壓敏電阻的阻值，已知此時(shí)電路中的電流，然后利用歐姆定律求出總電阻，再根據(jù)根據(jù)串聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)即可求出R₀的阻值．
（3）當(dāng)電子秤所測(cè)質(zhì)量最大時(shí)，對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)達(dá)到最大值，根據(jù)歐姆定律求出定值電阻兩端的電壓，利用串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律求出壓敏電阻的阻值，由圖3讀出壓敏電阻受到的壓力即為踏板和最大稱量的重力之和，再根據(jù)G=mg求出該電子秤的量程；
（4）根據(jù)圖3和串聯(lián)分壓的規(guī)律可知，當(dāng)壓力增大時(shí)，壓敏電阻的阻值減小，壓敏電阻兩端的電壓也減小，則定值電阻R₀兩端的電壓變大，故可以利用電壓表制造電子秤．

解答 解：
（1）當(dāng)被稱物體的質(zhì)量增加時(shí)，壓敏電阻受到的壓力增大；
由R-F圖象可知，壓力增大時(shí)，壓敏電阻的阻值減小，總電阻減小，由歐姆定律可知，電路中的電流變大，即電流表的示數(shù)變大；
（2）空載時(shí)，踏板對(duì)壓敏電阻的壓力：F=G_踏板=m_踏板g=5kg×10N/kg=50N，
根據(jù)圖3可知，壓力F=50N時(shí)，壓敏電阻的阻值R=240Ω；
此時(shí)電路的總電阻：R_總=$\frac{U}{I}$=$\frac{12V}{0.048A}$=250Ω，
由串聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)可得，R₀的阻值：R₀=R_總-R=250Ω-240Ω=10Ω；
（3）由題意可知，電子秤是由電流表改裝而成的，且當(dāng)電子秤所測(cè)質(zhì)量最大時(shí)，對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)達(dá)到最大值；
所以，此時(shí)電路中的電流：I_最大=0.6A，
則定值電阻兩端的電壓為：U₀=I_最大R₀=0.6A×10Ω=6V，
壓敏電阻兩端分得的電壓：U_R=U-U₀=12V-6V=6V，
壓敏電阻的阻值：R′=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{最大}}$=$\frac{6V}{0.6A}$=10Ω，
由圖3可知，此時(shí)壓敏電阻受到的壓力為1200N，
因?yàn)镕=G_踏板+G_物，
則所測(cè)物體的最大重力為：G_物最大=F-G_踏板=1200N-50N=1150N，
由G=mg可得，該電子秤的最大量程：
m_物最大=$\frac{{G}_{物最大}}{g}$=$\frac{1150N}{10N/kg}$=115kg；
（4）根據(jù)串聯(lián)分壓的規(guī)律可知，當(dāng)壓力增大時(shí)，壓敏電阻的阻值減小，壓敏電阻兩端的電壓也減小，則定值電阻R₀兩端的電壓變大，故可以把電壓表并聯(lián)在R₀兩端，能反映物體質(zhì)量的變化情況，所以能利用電壓表制造電子秤．如下圖所示：

故答案為：（1）變��； 變大； （2）10；（3）115；（4）能； 并聯(lián)在R₀兩端．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律及其變形公式的靈活運(yùn)用，關(guān)鍵是正確分析電路圖和從圖象中得出相關(guān)的信息，要注意計(jì)算時(shí)要考慮踏板的壓力．