Question

（2013?廣陽區一模）某興趣小組設計了一種“電子秤”，實際上是壓力測量儀，用來稱量物體質量，其原理結構如圖所示．圖中A為金屬片，B為金屬板，彈簧電阻不計．R₁=24Ω，R₂的最大阻值為72Ω，電源電壓為12V不變．問：
（1）圖中的質量表是用

電壓

表改裝成的，R₁的主要作用是

保護電路

；
（2）當金屬片A上放重物，開關S閉合時，請說明電子秤稱量物體質量的原理：

金屬片A上放重物、開關S閉合時，彈簧在重物壓力作用下縮短，滑動變阻器接入電路的阻值變大，滑動變阻器兩端電壓變大，重量表示數變大，由此可見，金屬片A上的重物越重，重量表示數越大，根據重量表示數大小即可知道所測重物重力大小

；（3）S閉合，不稱量物體時（A金屬片在最上端），通電1min電流通過R₁做了多少功？
（4）當稱量物體質量達到最大時，R₂兩端的電壓是多少？

Answer 1

分析：（1）電流表應串聯在電路中，電壓表應并聯在電路中，根據電路圖判斷重力表是電壓表還是電流表；
（2）由電路圖可知，電阻R₁與R₂串聯，重量表測兩端R₂的電壓，當A上放重物時，滑動變阻器接入電路的阻值變大，重量表示數變大，據此分析電子秤稱量物體重量的原理；
（3）S閉合，不稱量物體時（A金屬片在最上端），電路中只有R₁工作，所以根據W=UIt=

U2

R

t求電流在R₁上做的功；
（4）當稱量物體重力達到最大值時，R₂的阻值達到最大值，根據串聯電路的電阻特點和歐姆定律求出電路中的電流，進一步根據歐姆定律求出R₂兩端的電壓．

解答：解：（1）由電路圖可知，重量表與滑動變阻器R₂并聯，電壓表與被測電路并聯，因此重量表是電壓表；
電阻R₁與滑動變阻器R₂串聯在電路中，電阻R₁起保護電路的作用；
答：重量表應該用電壓表改裝，R₁的主要作用是保護電路．
（2）由電路圖可知，金屬片A上放重物、開關S閉合時，彈簧在重物壓力作用下縮短，滑動變阻器接入電路的阻值變大，滑動變阻器兩端電壓變大，重量表示數變大，由此可見，金屬片A上的重物越重，重量表示數越大，根據重量表示數大小即可知道所測重物重力大小．
（3）S閉合，不稱量物體時（A金屬片在最上端），電路中只有R₁工作，
所以W₁=

U2

R1

t=

(12V)2

24Ω

×60s=30J；
（4）由電路圖可知，R₁與R₂串聯，當稱量物體重量達到最大值時，滑動變阻器R₂阻值全部接入電路，
此時電路中的電流為I=

U

R1+R2

=

12V

24Ω+72Ω

=0.125A，
R₂兩端的電壓為U₂=IR₂=0.125A×72Ω=9V．
答：（1）重量表應該用電壓表改裝，R₁的主要作用是保護電路．
（2）金屬片A上放重物、開關S閉合時，彈簧在重物壓力作用下縮短，滑動變阻器接入電路的阻值變大，滑動變阻器兩端電壓變大，重量表示數變大，由此可見，金屬片A上的重物越重，重量表示數越大，根據重量表示數大小即可知道所測重物重力大小．
（3）S閉合，不稱量物體時（A金屬片在最上端），通電1min電流通過R₁做30J功．
（4）當稱量物體重量達到最大值時，R₂兩端的電壓是9V．

點評：本題考查了電壓表的使用和串聯電路的特點，歐姆定律及電功率的計算．關鍵是會根據電表的正確所以確定電表的類型．