Question

9．如圖甲是利用壓敏電阻的特性來(lái)測(cè)算壓力大小的電路裝置，其構(gòu)造有托盤、壓力傳感器R，電流計(jì)G（量程600mA），托盤質(zhì)量忽略不計(jì)．該壓敏電阻隨壓力的變化關(guān)系式為：R=100-20F（F和R的單位分別是N和Ω）．
（1）當(dāng)不稱重時(shí)，此時(shí)電流計(jì)示數(shù)是60mA，則電路的電阻和電源電壓分別是多少？
（2）某次測(cè)量一物體時(shí)，電流計(jì)示數(shù)為500mA，則該物體對(duì)托盤的壓力是多少？
（3）在電路中串聯(lián)定值電阻可以起到保護(hù)電路的作用，如圖乙所示，當(dāng)電阻接入后，該裝置所測(cè)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(jì)G串聯(lián)．在水平面上壓力和重力相等，當(dāng)不稱重時(shí)，物體對(duì)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(shí)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(guān)系式R=100-20F計(jì)算出物體對(duì)托盤的壓力；
（3）當(dāng)電路中接入電阻Rˊ后，可利用串聯(lián)電路電阻的特點(diǎn)，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(cè)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(jì)G串聯(lián)，
不承重時(shí)，F(xiàn)=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(dāng)電流I′=500mA=0.5A時(shí)，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(dāng)電路中接入電阻Rˊ后，壓力傳感器R和電阻Rˊ串聯(lián)，則電路中的總電阻變大；串聯(lián)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(cè)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(duì)托盤的壓力是4.4N；
（3）變大．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生對(duì)串聯(lián)電路電流和電阻特點(diǎn)的掌握，理解壓敏電阻實(shí)際是就等同于課本上的變阻器，同時(shí)會(huì)靈活運(yùn)用歐姆定律分析實(shí)際解答問(wèn)題．