题目内容
【题目】某课外活动小组自制了一台称重电子秤,其原理结构如图甲图所示,R为定值电阻;R是压敏电阻,其阻值随所受压力F的变化而变化,变化范围大约为几欧到几十欧,通过电压表的读数可以知道压力大小。若要想电子秤正常工作,首先通过实验探究压敏电阻阻值和F大小的关系,于是课外小组又设计了如图乙所示的探究压敏电阻阻值和F大小的关系的实验电路。图乙电路中由下列主要实验器材进行选择:
(A)电源E(3V,内阻忽略不计); (B)电流表A1(0.3A,内阻r1=10Ω);
(C)电流表A2(0.6A,内阻约为1Ω);(D)电压表V(15V,内阻约为5kΩ)
(E)开关S,定值电阻R1。
(1)为了比较准确测量电阻R,请完成图乙虚线框里两块表的选择(填电表代号)。
(2)图乙中,在电阻R上施加竖直向下的力F,闭合开关S,记录各个电表读数,得出R=________________,表达式中需要测量的各字母的物理意义为_______________。
(3)图乙所示电路中,改变力的大小,得到不同的R值,得到如图丙所示的R-F图象,写出R和F的关系式R=_______________。
(4)若甲图所示的电路中,在压敏电阻R上水平放置一个重力为1.0N的托盘,在托盘上放一重物,电源电动势E=9.0V,电源内阻r=1.0Ω,R0=5.0Ω,闭合开关,电压表示数为5.0V,则重物的重量为______N。
【答案】 为电流表的读数, 为电流表的读数
【解析】(1)由于实验要求准确测量压敏电阻阻值,而电压表内阻为不确定值,所以不能应用电压表;由于电流表A1的内阻为确定值并且电流表A2的量程大于A1的量程,所以应将电流表A1与压敏电阻并联后再与电流表A2串联,即两电表应选择电流表A1与A2;电路如图;
(2)由图乙根据欧姆定律应有: ,解得;其中I1、I2分别表示电流表A1、A2
的读数,r1为电流表A1的内阻;
(3)根据一次函数概念可知由图象可读出纵轴截距b=16,斜率为k==-2,根据一次函数概念可知R=kF+b=-2F+16(Ω);
(4)设重物的质量为m,则压力F=1.0+G,代入R与F关系式可得压敏电阻为: