Question

9．如图甲，闭合开关S，随着压力传感器上重物的重不同，电流表指针发生偏转，图乙是压力传感器上压力与其电阻关系图．电源电压是24V，g取10N/kg．

（1）重物与压力传感器是形状规则的长方体，重物完全放在压力传感器上时，当重物质量为60kg，底面积是400cm²时，压力传感器上表面积是300cm²，则重物对压力传感器的压强是2×10⁴Pa，此时电压表示数为16V时，电流表示数为0.8A．
（2）电路中电阻R₀的作用是保护电路．

Answer 1

分析 （1）①根据F=G=mg求出重物对传感器的压力，然后确定受力面积，根据公式p=$\frac{F}{S}$计算重物对压力传感器的压强；
②从图乙得出此时传感器的电阻，根据串联电路的电压特点得到传感器两端电压，根据欧姆定律计算通过传感器的电流，即为电流表的示数；
（2）分析图乙可知，压力增大时传感器的电阻减小，电路中电流将增大，会烧坏电表，从电路的安全性来考虑R₀的作用．

解答 解：（1）重物完全放在压力传感器上时，重物对传感器的压力：
F=G=mg=60kg×10N/kg=600N；
重物与传感器相互接触的面积为受力面积，则受力面积S=300cm²，
所以，重物对压力传感器的压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{600N}{300×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=2×10⁴pa；
由于此时传感器受到的压力为600N，由图乙可知，此时传感器的电阻R=10Ω，
由电路图可知，定值电阻R₀与压力传感器串联，电压表测R₀两端的电压，电流表测量电路中的电流；
根据串联电路的电压特点可得，此时传感器两端电压：
U_传=U-U₀=24V-16V=8V；
则通过传感器的电流：
I_传=$\frac{{U}_{传}}{R}$=$\frac{8V}{10Ω}$=0.8A；
串联电路电流处处相等，所以此时电流表示数为0.8A．
（2）由图乙可知，当压力增大时，传感器的电阻减小，电路中电流将增大，会烧坏电表；当R₀串联接入电路时，总电阻将增大，减小了电路中的电流，各电表不会损坏；所以R₀的作用是保护电路．
故答案为：（1）2×10⁴；0.8；（2）保护电路．

点评 本题主要考查了压力、压强、串联电路的特点、欧姆定律等知识；分析电路图并根据图象找出压力与电阻的对应关系是解题的关键之一．