Question

4．如图所示是某同学设计的 电子秤原理图．托盘与导电弹簧相连，滑片P固定在弹簧上并能随弹簧的伸缩上下滑动，R是一根粗细均匀的电阻丝．空盘时，滑片P位于R的最上端，称量最大值时，滑片P位于R的最下端，R最大阻值R_m=40Ω，电源电压恒为3V．请完成以下问题解答：
（1）图甲中的“质量表”用电流表改装（电流表/电压表）．
（2）空盘时，闭合开关S，电路电流为0.3A，求R₀的阻值．
（3）称量最大质量时，闭合开关S，求电路电流值．
（4）分析该电子秤设计有什么不足之处．

Answer 1

分析 （1）根据电表的正确使用：电流表与被测电路元件串联、电压表与被测电路元件并联，判断质量表的类型；
（2）空盘时，电路为R₀的简单电路，根据欧姆定律求出R₀的阻值；
（3）称量最大质量时，电阻R₀与R的最大阻值串联，电阻的串联和欧姆定律求出电路电流值；
（4）由图可知，称量物体质量越大时，滑动变阻器接入电路中电阻的变化，根据欧姆定律可知电路中电流的变化，然后从质量表示数的变化和刻度是否均匀进行解答．

解答 解：（1）由电路图可知，质量表串联在电路中，所以是由电流表改装的；
（2）空盘时，电路为R₀的简单电路，
由I=$\frac{U}{R}$可得，R₀的阻值：
R₀=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{0.3A}$=10Ω；
（3）称量最大质量时，电阻R₀与R的最大阻值串联，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电路电流值：
I′=$\frac{U}{{R}_{0}+{R}_{m}}$=$\frac{3V}{10Ω+40Ω}$=0.06A；
（4）当称量物体质量越大时，滑片下移，R接入电路中的电阻变大，电路中的总电阻变大，
由I=$\frac{U}{{R}_{0}+R}$可知，电路中的电流变小，即电流表的示数变小，即质量表的示数变小，
由I与R不成正比可知，质量表的可得不均匀．
答：（1）电流；
（2）R₀的阻值为10Ω；
（3）称量最大质量时，电路电流值为0.06A；
（4）质量越大，电流越小，质量表示数越小，且刻度不均匀．

点评 本题考查了电表类型的判断和串联电路特点、欧姆定律的应用，会评估电子秤设计的不足是解题关键．