Question

4．如圖所示是某同學(xué)設(shè)計的 電子秤原理圖．托盤與導(dǎo)電彈簧相連，滑片P固定在彈簧上并能隨彈簧的伸縮上下滑動，R是一根粗細(xì)均勻的電阻絲．空盤時，滑片P位于R的最上端，稱量最大值時，滑片P位于R的最下端，R最大阻值R_m=40Ω，電源電壓恒為3V．請完成以下問題解答：
（1）圖甲中的“質(zhì)量表”用電流表改裝（電流表/電壓表）．
（2）空盤時，閉合開關(guān)S，電路電流為0.3A，求R₀的阻值．
（3）稱量最大質(zhì)量時，閉合開關(guān)S，求電路電流值．
（4）分析該電子秤設(shè)計有什么不足之處．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電表的正確使用：電流表與被測電路元件串聯(lián)、電壓表與被測電路元件并聯(lián)，判斷質(zhì)量表的類型；
（2）空盤時，電路為R₀的簡單電路，根據(jù)歐姆定律求出R₀的阻值；
（3）稱量最大質(zhì)量時，電阻R₀與R的最大阻值串聯(lián)，電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路電流值；
（4）由圖可知，稱量物體質(zhì)量越大時，滑動變阻器接入電路中電阻的變化，根據(jù)歐姆定律可知電路中電流的變化，然后從質(zhì)量表示數(shù)的變化和刻度是否均勻進(jìn)行解答．

解答 解：（1）由電路圖可知，質(zhì)量表串聯(lián)在電路中，所以是由電流表改裝的；
（2）空盤時，電路為R₀的簡單電路，
由I=$\frac{U}{R}$可得，R₀的阻值：
R₀=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{0.3A}$=10Ω；
（3）稱量最大質(zhì)量時，電阻R₀與R的最大阻值串聯(lián)，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，電路電流值：
I′=$\frac{U}{{R}_{0}+{R}_{m}}$=$\frac{3V}{10Ω+40Ω}$=0.06A；
（4）當(dāng)稱量物體質(zhì)量越大時，滑片下移，R接入電路中的電阻變大，電路中的總電阻變大，
由I=$\frac{U}{{R}_{0}+R}$可知，電路中的電流變小，即電流表的示數(shù)變小，即質(zhì)量表的示數(shù)變小，
由I與R不成正比可知，質(zhì)量表的可得不均勻．
答：（1）電流；
（2）R₀的阻值為10Ω；
（3）稱量最大質(zhì)量時，電路電流值為0.06A；
（4）質(zhì)量越大，電流越小，質(zhì)量表示數(shù)越小，且刻度不均勻．

點評 本題考查了電表類型的判斷和串聯(lián)電路特點、歐姆定律的應(yīng)用，會評估電子秤設(shè)計的不足是解題關(guān)鍵．