Question

19．小剛觀察了市場上的“測重儀”后，畫出了如圖所示的原理圖：A為托盤，P為金屬滑片且固定在托盤下的輕質(zhì)彈簧上，并能隨輕質(zhì)彈簧一起上下滑動，當托盤中不放物體時，P位于R的最上端．已知R₀=5Ω，R的最大阻值為25Ω，電源電壓恒為3V．問：
（1）圖中的質(zhì)量表應該用什么電表改裝？
（2）當開關S閉合，不稱量物體時，通電5min電阻R消耗的電能是多少？
（3）當稱量物體質(zhì)量達到最大值時，R₀消耗的功率是多少？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)物體越重，R接入電路的電阻越小，電流越大，“測重儀”的示數(shù)越大，可知質(zhì)量表應用電流表改裝的；
（2）不稱量物體時，R與R₀串聯(lián)，由電源電壓和總電阻求出電流，再根據(jù)W=I²Rt求出電阻R消耗的電能；
（3）當稱量物體質(zhì)量達到最大值時，R沒有接入電路中，R₀兩端電壓為電源電壓，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{0}}$可求出R₀消耗的功率．

解答 解：（1）物體越重，R接入電路的電阻越小，電流越大，“測重儀”的示數(shù)越大，所以圖中的質(zhì)量表應用電流表改裝．
（2）當開關S閉合，不稱量物體時，R₀與R串聯(lián)，
R_總=R+R₀=25Ω+5Ω=30Ω，
此時電路中的電流I為：
I=$\frac{U}{{R}_{總}}=\frac{3}{30}$=0.1A，
則R消耗的電能W為：
W=I²Rt=（0.1A）²×25Ω×300S=75J．
（3）當稱量物體質(zhì)量達到最大時，只有R₀接入電路，則R₀消耗的電功率P為：
P=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{0}}=\frac{{3}^{2}}{5}$=1.8W．
答：（1）圖中的質(zhì)量表應該用電流表改裝；
（2）當開關S閉合，不稱量物體時，通電5min電阻R消耗的電能是75J；
（3）當稱量物體質(zhì)量達到最大值時，R₀消耗的功率是1.8W．

點評 本題考查了電功和電功率的計算，正確分析不稱量物體時和稱量物體質(zhì)量達到最大值時電路連接是解題的關鍵．