Question

11．高速公路收费站于对过往的超载货车实施计重收费，某同学结合所学物理知识设计了如图甲所示的计重秤原理图，图中R₁是定值电阻，电源（提供3V的稳定电压），电流表A（量程0-0.6A），电压表U（量程0-3V），R的总电阻为15Ω，车对称的压力F与电阻R连入电路的阻值的关系如图乙所示，当弹簧的压缩量达到最大时，电表满偏．

（1）图甲称重表相当于一个电流表 表，随着压力增大，称重表的示数变大（选填“变大”“变小”“不变”）．
（2）电阻R₁的阻值为多大？
（3）当压力为4N时，电阻R₁消耗的电功率为多大？
（4）你认为汽车超载有什么危害？（答出一条即可）

Answer 1

分析 （1）分析电路图，根据称重表在电路的连接情况判断是电流表还是电压表；假设去掉定值电阻R₁，判断可能出现的现象，从而确定所起的作用；
（2）当弹簧的压缩量达到最大时，电阻R接入的阻值为零，电表满偏，根据R=$\frac{U}{I}$求出电阻R₁的阻值；
（3）当压力为4N时，由曲线图读出R接入的阻值，利用串联电路特点求出电路中的电流，再利用P=I²R求出电阻R₁消耗的电功率；
（4）质量是物体惯性大小的量度．

解答 解：（1）因为称重表与电阻串联，所以称重表为电流表；随着压力增大，电阻R接入的阻值变小，电路中的电流变大，则称重表的示数变大；
（2）当弹簧的压缩量达到最大时，电阻R接入的阻值为零，电表满偏即U=3V、I=0.6A，
电阻R1的阻值为：R₁=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{0.6A}$=5Ω；
（3）当压力为4N时，由曲线图读出R接入的阻值为R=10Ω，与R1串联，则电路中的总电阻为R总=10Ω+5Ω=15Ω，则电路中的电流为I′=$\frac{U}{{R}_{总}}$=$\frac{3V}{15Ω}$=0.2A，
因此电阻R₁消耗的电功率为P=I′² R₁=（0.2A）²×5Ω=0.2W；
（4）当汽车超载时，整体质量增加，其惯性增大，不易刹车．
答：（1）电流；变大；
（2）电阻R₁的阻值为5Ω；
（3）当压力为4N时，R₁的电功率为0.2W；
（4）惯性增大，不容易刹车．

点评 此题主要考查学生对于电路的分析、欧姆定律公式、电功率公式以及超载危害知识的理解和掌握．