Question

（2010?日照）如圖所示是某校實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)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(qiáng)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(huì)隨所受壓力的大小發(fā)生變化，它們的關(guān)系如下表所示．已知托盤的質(zhì)量為0.5kg，當(dāng)電流表的示數(shù)為25mA時(shí)，被測(cè)物體的質(zhì)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(qiáng)和托盤與壓敏元件之間的接觸面積，根據(jù)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(jù)歐姆定律可求電路電阻的大小，進(jìn)一步判斷出壓力的大小，物體對(duì)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(cè)物體的質(zhì)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(dāng)I=25mA時(shí)，兩電阻串聯(lián)，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(zhì)量之和為m=

G

g

=

100N

10N/kg

=10 kg；
被測(cè)物體的質(zhì)量m_物=10kg-0.5kg=9.5kg．
答：被測(cè)物體的質(zhì)量是9.5kg．

點(diǎn)評(píng)：本題考查壓力、電阻、重力、質(zhì)量等的計(jì)算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，要知道串聯(lián)電路電阻的規(guī)律，解題過程中要注意單位的換算．