Question

（2010?玉溪模擬）如圖甲是某同學(xué)設(shè)計(jì)的一個(gè)測(cè)量物體質(zhì)量的“托盤(pán)秤”．乙圖是壓力傳感器R的電阻值在稱量范圍內(nèi)隨所受壓力變化的圖象．杠桿ABO可繞0點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，用一個(gè)量程為0～3V的電壓表來(lái)顯示質(zhì)量大小．已知OA=3OB，電阻R₀=150Ω．電源電壓為4.5V恒定不變，托盤(pán)和杠桿組件的質(zhì)量忽略不計(jì)．求：

（1）簡(jiǎn)要說(shuō)明“托盤(pán)秤”的工作原理．
（2）當(dāng)“托盤(pán)秤”上不放物體時(shí)，電壓表的示數(shù)．
（3）當(dāng)電壓表的示數(shù)為1.5V時(shí)，托盤(pán)上被測(cè)物體的質(zhì)量．

Answer 1

分析：（1）由乙圖可知壓敏電阻隨壓力的增大而減小，由甲圖可知當(dāng)托盤(pán)放物體時(shí)會(huì)改變壓敏電阻的大小，從而改變電路中的電流，改變電壓表的示數(shù)；
（2）先從乙圖中讀出不放物體時(shí)壓敏電阻的阻值，再根據(jù)串聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)和歐姆定律求出電路中的電流，進(jìn)一步根據(jù)歐姆定律求出電壓表的示數(shù)；
（3）由電壓表示數(shù)可知R₀兩端的電壓，則由歐姆定律可求得電路中的電流；根據(jù)歐姆定律可求得R的阻值，再由乙圖查得該壓桿上受到的壓力；再由杠桿平衡可求得人的質(zhì)量．

解答：解：（1）當(dāng)“托盤(pán)稱”中放物體時(shí)，壓桿產(chǎn)生壓力是物重的3倍，壓敏電阻減小，根據(jù)串聯(lián)分壓，電壓表的讀數(shù)增大．
（2）根據(jù)乙圖，不放物體時(shí)R=450Ω，
∵R與R₀串聯(lián)，
∴R_總=R+R₀=600Ω，
電路中的電流I=

U

R

=

4.5V

600Ω

=0.0075A，
電壓表的示數(shù)為U₀=IR₀=0.0075A×150Ω=1.125V；
（3）當(dāng)電壓表讀數(shù)為1.5V時(shí)，
電路中的電流I′=

U′

R0

=

1.5V

150Ω

=0.01A，
壓敏電阻的阻值為R′=

U-U′

I′

=

4.5V-1.5V

0.01A

=300Ω，
由圖象乙可知：F=150N，
根據(jù)杠桿平衡條件得：F?OA=G?OB
∴G=

OA

OB

?F=3×150N=450N．
∴人的質(zhì)量：
m=

G

g

=

450N

10N/kg

=45kg
答：（1）當(dāng)“托盤(pán)稱”中放物體時(shí)，壓桿產(chǎn)生壓力是物重的3倍，壓敏電阻減小，根據(jù)串聯(lián)分壓，電壓表的讀數(shù)增大；
（2）當(dāng)“托盤(pán)秤”上不放物體時(shí)電壓表的示數(shù)為1.125V．
（3）當(dāng)電壓表的示數(shù)為1.5V時(shí)，托盤(pán)上被測(cè)物體的質(zhì)量為45kg．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了學(xué)生對(duì)杠桿平衡條件、串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)、歐姆定律的了解與掌握，關(guān)鍵是能從圖象中得出需要的信息和靈活的運(yùn)用公式．