Question

19．为反对浪费，响应“光盘行动”，小明为自动餐厅的餐桌设计了“光盘仪”．餐盘放在载盘台上，若盘内剩余食物的质量达到或超过规定值，人一旦离开餐桌，提示器就会发出提示音，其原理图如图所示，电源电压3V不变，提示器的电阻R₀恒为50欧姆，传感器R₁的阻值随载盘台所载质量变化的关系如下表所示．开关S闭合后，问：

载盘台所载质量m/g	100	110	120	130	140	150	160	…
传感器R1/Ω	100	90	80	70	60	50	40	…

（1）根据表中数据，当R₁的阻值是100Ω时，载盘台所载质量是100g．
（2）在第（1）问的基础上，通电5s，电流通过R₁产生的热量是多少？
（3）当电路中的电流达到0.03A时，提示器会发出提示音，若空餐盘质量为100g，此时盘内剩余食物的质量是多少？

Answer 1

分析 （1）由表格数据可知，当R₁的阻值是100Ω时载盘台所载的质量；
（2）当R₁的阻值是100Ω时，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流，根据Q=I²Rt即可求出通电5s电流通过R₁产生的热量；
（3）先根据欧姆定律的变形公式求出电路中电流为0.03A时电路的电阻，然后根据电阻的串联求出传感器的阻值，并从表中读出对应载盘台上物体的质量，进一步求出盘内剩余食物的质量．

解答 解：（1）由表格数据可知，当R₁的阻值是100Ω时，载盘台所载质量为100g；
（2）由第（1）可知，R₁的阻值为100Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电路中的电流：
I=$\frac{U}{{R}_{0}+{R}_{1}}$=$\frac{3V}{50Ω+100Ω}$=0.02A；
通电5s，电流通过R₁产生的热量：
Q=I²R₁t=（0.02A）²×100Ω×5s=0.2J；
（3）当电路中的电流达到0.03A时，电路中的总电阻：
R′=$\frac{U}{I′}$=$\frac{3V}{0.03A}$=100Ω，
此时传感器的电阻：
R₁′=R′-R₀=100Ω-50Ω=50Ω，
查表可知，载盘台所载质量为150g，而空餐盘质量为100g，
所以剩余食物的质量为150g-100g=50g．
答：（1）100g；
（2）通电5s，电流通过R₁产生的热量是0.2J；
（3）当电路中的电流达到0.03A时，盘内剩余食物的质量是50g．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、焦耳定律的应用，关键是从表中获得有用的信息．