Question

某興趣小組制作了一個測量質量的電子秤，其原理如圖甲所示，它主要四部分構成：托板、壓力杠桿OAB、壓敏電阻R（電阻值會隨所受壓力大小發(fā)生變化的可變電阻）和顯示重力大小的儀表A（實質是量程為0﹣0.6A的電流表）．其中OA長5cm，AB長20cm，電源電壓恒為9V．壓敏電阻R的阻值與所受壓力的關系如圖乙所示（托板和杠桿組件的質量可以忽略不計，g取10N/kg）．求：

（1）托板上放某一重物時，電流表示數為0.2A，電子秤在1min內消耗的電能：

（2）托板上沒有放置物體時，電路中的電流；

（3）為保護電流表不被損壞，電子秤能測量的最大質量．

 

Answer 1

（1）電路中總電壓：U=9V；電流：I=0.2A；電子秤在1min內消耗的電能：W=UIt=9V×0.2A×1×60s=108J；

（2）由乙圖可知，托板上沒有放置物體即壓敏電阻受到的壓力為0時，壓敏電阻R的阻值：R=100Ω，此時電流中電流：I===0.09A；

（3）電路中允許的最大電流：I_最大=0.6A，壓敏電阻的最小阻值：R===15Ω；由圖象可知壓敏電阻所受最大壓力：F=150N；

由杠桿平衡條件：FOB=F_AOA，即：150N×20cm=F_A×5cm；解得托板對A點的最大壓力：F_A=600N；

電子稱測量的最大質量：m====60kg．

答：（1）托板上放某一重物時，電流表示數為0.2A，電子秤在1min內消耗的電能為108J；（2）托板上沒有放置物體時，電路中的電流為0.09A；（3）為保護電流表不被損壞，電子秤能測量的最大質量是60kg．