Question

9．如圖甲是利用壓敏電阻的特性來測算壓力大小的電路裝置，其構造有托盤、壓力傳感器R，電流計G（量程600mA），托盤質量忽略不計．該壓敏電阻隨壓力的變化關系式為：R=100-20F（F和R的單位分別是N和Ω）．
（1）當不稱重時，此時電流計示數是60mA，則電路的電阻和電源電壓分別是多少？
（2）某次測量一物體時，電流計示數為500mA，則該物體對托盤的壓力是多少？
（3）在電路中串聯定值電阻可以起到保護電路的作用，如圖乙所示，當電阻接入后，該裝置所測的壓力范圍將變大（選填“變大”、“不變”或“變小”）．

Answer 1

分析 （1）由圖可知，壓力傳感器R和電流計G串聯．在水平面上壓力和重力相等，當不稱重時，物體對托盤的壓力等于重力也就是為0，由此可知電路的電阻R，利用U=IR求電源電壓；
（2）知道此時電路中的電流，可利用歐姆定律的變形公式求出壓力傳感器R的電阻，再利用壓敏電阻隨壓力的變化關系式R=100-20F計算出物體對托盤的壓力；
（3）當電路中接入電阻Rˊ后，可利用串聯電路電阻的特點，判斷出電路中電阻的變化，再利用公式I=$\frac{U}{R}$判斷出電路中電流的變化，從而可以判斷出該裝置所測的壓力范圍的變化．

解答 解：
（1）甲圖中，壓力傳感器R和電流計G串聯，
不承重時，F=0，則電路的電阻R=100-20F=100-0=100（Ω），
電源電壓：U=IR=0.06A×100Ω=6V；
（2）當電流I′=500mA=0.5A時，壓敏電阻的阻值：R₁=$\frac{U}{I^/}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω，
由題可知：R=100-20F，
則壓力F=$\frac{{100-{R_1}}}{20}$=4.4N；
（3）當電路中接入電阻Rˊ后，壓力傳感器R和電阻Rˊ串聯，則電路中的總電阻變大；串聯電阻后電路的電流I'=$\frac{U}{{R}_{傳感}+{R}^{'}}$，即電路中的電流變小，從而可知，該裝置所測的壓力范圍變大．
答：（1）電路的電阻是100Ω，電源電壓分別是6V；
（2）物體對托盤的壓力是4.4N；
（3）變大．

點評 本題考查學生對串聯電路電流和電阻特點的掌握，理解壓敏電阻實際是就等同于課本上的變阻器，同時會靈活運用歐姆定律分析實際解答問題．