Question

（2010?日照）如圖所示是某校實驗小組設計的電子秤原理圖，主要部件有壓敏元件R和電流表以及水平放置的托盤．使用的電源電壓為6V，定值電阻R₀的阻值為10Ω．（g取10N/kg）
（1）壓敏元件R表面能承受的最大壓強為2×10⁵ Pa，若托盤與壓敏元件之間的接觸面積是1×10^-3 m²，則壓敏元件表面能承受的最大壓力是多大？，
（2）壓敏元件R的阻值會隨所受壓力的大小發生變化，它們的關系如下表所示．已知托盤的質量為0.5kg，當電流表的示數為25mA時，被測物體的質量是多少？

壓力F/N	O	50	100	50	200
電阻R/Ω	290	260	230	200	170

Answer 1

分析：（1）已知壓敏元件R表面能承受的最大壓強和托盤與壓敏元件之間的接觸面積，根據公式F=PS可求壓敏元件表面能承受的最大壓力．
（2）已知電路電流的大小，根據歐姆定律可求電路電阻的大小，進一步判斷出壓力的大小，物體對托盤的壓力等于物體的重力與托盤的重力之和，從而求出被測物體的質量．

解答：解：（1）壓敏元件能承受的最大壓力F_大=PS=2×10⁵Pa×1×10^-3m²=200N；
答：壓敏元件表面能承受的最大壓力是200N．
（2）當I=25mA時，兩電阻串聯，電路總電阻R_總=

U

I

=

6V

0.025A

=240Ω；
電阻R=R_總-R₀=240Ω-10Ω=230Ω；
由表知F=100N；
又由G=F=100N；
物體與托盤的質量之和為m=

G

g

=

100N

10N/kg

=10 kg；
被測物體的質量m_物=10kg-0.5kg=9.5kg．
答：被測物體的質量是9.5kg．

點評：本題考查壓力、電阻、重力、質量等的計算，關鍵是公式及其變形的靈活運用，要知道串聯電路電阻的規律，解題過程中要注意單位的換算．