Question

6．有一种电子秤的原理如图，它主要由三部分构成：踏板和压力杠杆AB0，压力传感器R（电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻），显示重力大小的仪表（实质是电流表）．其中A0长20厘米，B0长5厘米，压力传感器R的阻值与所受压力的关系如表所示．

压力F/牛	O	50	100	150	200	250	300
电阻R/欧	30	27	24	21	18	15	12

踏板和杠杆组件的质量可以忽略不计，电源电压为6伏．
（1）电子秤开机后，没有秤量物体时压力传感器R消耗的电功率为多少瓦？
（2）当重400牛的学生站在踏板上时，通过压力传感器R的电流为多大？
（3）电子秤的电池使用较长时间后，电源电压会降低，为了保证秤量准确，则踏板触点B应向A方向移动．（填A端或O端）

Answer 1

分析 （1）没有秤量物体时，压力传感器受到的压力为0，由表格数据可知压力传感器的电阻，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出R消耗的电功率；
（2）应用杠杆平衡条件求出压力传感器受到的压力，然后根据表格求出传感器的电阻，再应用欧姆定律求出通过压力传感器R的电流；
（3）电子秤的电池使用较长时间后，电源电压会降低，会造成电路中的电流变小，根据欧姆定律可知，压力传感器的电阻变大，要想减小压力传感器的电阻，应增大压力，根据杠杆的平衡条件判断踏板触点移动的方向．

解答 解：（1）没有秤量物体时，压力传感器受到的压力为0，由表格数据可知压力传感器的电阻R=30Ω，
压力传感器R消耗的电功率：P=$\frac{{U}^{2}}{R}$=$\frac{（6V）^{2}}{30Ω}$=1.2W；
（2）当重400牛的学生站在踏板上时，F′=G=400N，
由杠杆平衡条件得：F×AO=F′×BO，
F=$\frac{BO}{AO}$F′=$\frac{5cm}{20cm}$×400N=100N，
由表格数据可知，当压力为100N时压力传感器的电阻为24Ω，
根据欧姆定律可得，此时通过压力传感器R的电流：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{6V}{24Ω}$=0.25A；
（3）电子秤的电池使用较长时间后，电源电压会降低，会造成电路中的电流变小，
根据欧姆定律可知，压力传感器的电阻变大，要想减小压力传感器的电阻，应增大压力，
根据杠杆平衡条件可知，应把踏板触点B向A方向移动；
答：（1）电子秤开机后，没有秤量物体时压力传感器R消耗的电功率为1.2瓦；
（2）当重400牛的学生站在踏板上时，通过压力传感器R的电流为0.25A；
（3）A．

点评 本题中主要考查了压强和电功率的计算、欧姆定律的应用、杠杆平衡条件的应用等，具有一定的综合性，理解这一装置的工作原理，是解决此题的前提，对我们分析题意的能力要求较高．