【单元练】青海海南市高中物理选修2第五章【传感器】经典测试题(含解析)

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一、选择题
1.电磁学的成就极大地推动了人类社会的进步。

下列说法正确的是()
A.甲图是某品牌的无线充电手机利用电磁感应方式充电的原理图,无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电流的磁效应”
B.在乙图中,开关由闭合变为断开,则断开瞬间触头C马上离开触点
C.在丙图中,钳形电流表是利用电磁感应原理制成的,它的优点是不需要切断导线,就可以方便地测出通过导线中交变电流的大小
D.丁是电容式话筒的电路原理图,声波的振动会在电路中产生恒定的电流C
解析:C
A.甲图是某品牌的无线充电手机利用电磁感应方式充电的原理图,无线充电时,发射线圈部分的工作原理是“电流的磁效应”,无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电磁感应”所以A错误;
B.在乙图中,开关由闭合变为断开,则断开瞬间触头C不会马上离开触点,因为B线圈中有感应电流产生,则触头慢慢离开触点,所以B错误;
C.在丙图中,钳形电流表是利用电磁感应原理制成的电流互感器,它的优点是不需要切断导线,就可以方便地测出通过导线中交变电流的大小,所以C正确;
D.丁是电容式话筒的电路原理图,声波的振动会在电路中产生周期性变化的电流,所以D 错误;
故选C。

2.抗击新型冠状病毒期间,由于无法外出,某同学在家利用所学物理知识设计能显示拉力大小的电子健身器材,如图所示是原理图。

轻质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计,P与R1间的摩擦不计),弹簧劲度系数为100N/cm。

定值电阻R0=5Ω,ab是一根长为5cm的均匀电阻丝,阻值R1=25Ω,电源输出电压恒为U=3V,理想电流表的量程
为0~0.6A 。

当拉环不受力时,滑片P 位于a 端。

下列关于这个电路的说法正确的是( )
A .当拉环不受力时,闭合开关后电流表的读数为0A
B .当拉力为400N 时,电流表指针指在0.3A 处
C .当拉力为400N 时,电流表指针指在0.5A 处
D .该健身器材能测量力的范围是0~400N B
解析:B
当拉环不受力时,滑片P 在a 端,由欧姆定律得
I =01
U R R +=0.1A 故A 错误;
BC .拉力为400N 时,由F =k Δx ,则
Δx =4cm
对应的电阻为R aP =20Ω,R 1接入电路的电阻R Pb =5Ω,由欧姆定律得
I ′=0pb
U R R +=0.3A 故B 正确,C 错误;
D .在P 移动到b 点时Δx ′=5cm ,由F =k Δx ,拉力最大
F =500N
故D 错误。

故选B 。

3.压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小,有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置,其工作原理如图所示,将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上,中间放置一个绝缘重球。

小车向右做直线运动过程中,电流表示数如图所示,下列判断正确的是( )
A .从t 1到t 2时间内,小车做匀速直线运动
B .从t 1到t 2时间内,小车做匀加速直线运动
C .从t 2到t 3时间内,小车做匀速直线运动
D .从t 2到t 3时间内,小车做匀加速直线运动D
解析:D
AB .在t 1~t 2内,I 变大,阻值变小,压力变大,根据牛顿第二定律可知,小车做变加速运动,故AB 错误;
CD .在t 2~t 3内,I 不变,压力恒定,且电流比初始电流大,因此小车做匀加速直线运动,故C 错误,D 正确。

故选D 。

4.如图所示,图甲表示某半导体热敏电阻R 随温度t 的变化情况。

把该半导体电阻与电池、电流表串联起来,如图乙所示,用该半导体作测温探头,把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度,于是就得到一个最简单的热敏电阻温度计。

则下列说法正确的是( )
A .电流表示数大说明温度较高
B .电流表示数小说明温度较高
C .电流表示数与温度成正比
D .所改装的温度表刻度是均匀的A
解析:A
AB .电流表示数大,则电阻R 越小,由图像可知,温度较高,选项A 正确,B 错误; CD .根据闭合电路欧姆定律 E I R r
=+ 因R 与温度成非线性关系,则电流表示数与温度不成正比,所改装的温度表刻度也不是均匀的,选项CD 错误。

故选A 。

5.如图所示为一种常见的电子台秤,质量为0M 的秤盘置于压力传感器上,传感器输出电压与作用在其上的压力成正比,当秤盘没有放入物体时,传感器输出电压为0U ,将某物体放置于秤盘,传感器输出电压为U ,则该物体的质量为( )
A .00M U U
B .00M U U
C .()000M U U U -
D .()00M U U U
- C 解析:C
输出电压与作用在其上的压力成正比,可知
00U kM g =

()0U k M M g =+
联立两式得
()000
M M U U U =
- 故选C 。

6.如图是电熨斗的结构图,下列说法不正确的是( )
A .双金属片上层金属的膨胀系数小于下层金属
B .常温下,上下触点接触;温度过高时,双金属片发生弯曲使上下触点分离
C .需要较高温度熨烫时,要调节调温旋钮,使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移
D .双金属片温度传感器的作用是控制电路的通断A
解析:A
AB .由电路可知:温度过高时,双金属片发生弯曲使上下触点分离,因此双金属片上层金属的膨胀系数应大于下层金属,A 错误,B 正确;
C .需要较高温度熨烫时,要调节调温旋钮,双金属片虽发生弯曲也不使触点分离,应使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移,C 正确;
D .利用双金属片热胀冷缩是控制电路的通断,D 正确;
故选A 。

7.如图所示,甲为在温度为10C 左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图,箱内的电阻120k ΩR =、210k ΩR =、340k ΩR =,t R 为热敏电阻,它的电阻随温度变化的图线如图乙所示,a 、b 端电压0ab U ≤时,电压鉴别器会令开关S 接通,恒温箱内的电热丝发热,使箱内温度升高;当a 、b 端电压0ab U >时,电压鉴别器会令开关S 断开,停止加热,则恒温箱内的温度可保持在( )
A .10C
B .20
C C .35C
D .45C C
解析:C 通过审题可知U ab =0是一个电压的临界点,对应着开关S 的动作,而开关的动作对应着温度的上升或下降,由电路分析可知,在R 1、R 2、R 3给定的条件下,热敏电阻R t 的阻值决定了U ab 的正负,设电源负极的电势为零,则
212a R U R R ϕ=+,3t b t
R U R R ϕ=+ 其中U 为电源的路端电压,令φa =φb ,即
U ab =0 则可得
213
t R R R R = 代入数据得
R t =20kΩ
查表得对应的温度为35℃
故选C 。

8.生活中的电子秤利用了传感器原理,电子秤称重时主要使用的是下列哪种传感器( )
A .超声波传感器
B .压力传感器
C .温度传感器
D .红外传感器B
解析:B
ABCD .电子秤的工作原理是通过压力传感器测量重物对称产生压力,故B 正确。

故选B 。

9.酒精测试仪用于机动车驾驶人员是否酗酒及其他严禁酒后作业人员的现场检测。

它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器,酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化。

在如图所示的电路中,酒精气体的不同浓度对应着传感器的不同电阻。

这样,电压表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系。

如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比,那么,电压表示数U 与酒精气体浓度C 之间的对应关系正确的是( )
A .U 越大,表示C 越大,C 与U 成正比
B .U 越大,表示
C 越小,但是C 与U 不成正

C .U 越大,表示C 越小,C 与U 成反比
D .U 越大,表示C 越大,但是C 与U 不成反比D
解析:D
设酒精气体传感器电阻为r ′,酒精气体传感器和定值电阻串联在电路中,电压表测R 0两端的电压。

根据酒精气体传感器的电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比,得 1kC r =' 根据欧姆定律得
0001U E E R R R r r R R r kC
==++++++'
整理得 0
01ER U R R r kC
=+++ 由数学知识知,U 越大,C 越大,但两者不成正比,也不成反比。

故D 正确。

故选D 。

10.传感器是把非电学物理量(如位移、速度、压力、角度等)转换成电学物理量(如电压、电流、电量等)的一种元件。

如图所示中的甲、乙、丙、丁是四种常见的电容式传感器,下列说法正确的是( )
A .甲图中两极间的电量不变,若电压减小,可判断出h 变小
B .乙图中两极间的电量不变,若电压增大,可判断出θ变小
C .丙图中两极间的电压不变,若有电流流向传感器的负极,则x 变小
D .丁图中两极间的电压不变,若有电流流向传感器的正极,则F 变大D
解析:D
A .图甲中两极间的电量不变,若电压减小则由电容的定义式
Q C U
=
分析可知,电容增大,由电容的决定式 4S C kd
επ=
可知,两极板正对面积增大,h 变大,A 错误; B .图乙中两极间的电量不变,若电压增加,则由电容的定义式
Q C U
=
分析可知,电容减小,由电容的决定式 4S C kd
επ=
可知,极板正对面积减小,θ变大,B 错误; C .图丙中两极间的电压不变,若有电流流向传感器的负极,说明电容器在放电,电量减小,由电容的定义式
Q C U
=
分析可知,电容减小,由电容的决定式 4S C kd
επ=
可知,电介质向外移动,则x 变大,C 错误; D .图丁中两极间的电压不变,若有电流流向传感器的正极,说明电容器在充电,电量增加,由电容的定义式
Q C U
=
分析可知,电容增大,由电容的决定式
4S C kd
επ=
可知,极板间距离减小,则F 变大,D 正确。

故选D 。

二、填空题 11.位移传感器测距离,发射器固定在运动物体上,能同时发射....
_________。

___________固定在轨道的顶端,接收红外线和超声波。

红外线和超声波脉冲接收器
解析:红外线和超声波脉冲 接收器
[1][2]位移传感器测距离,发射器固定在运动物体上,能同时发射....
红外线和超声波脉冲。

接收器固定在轨道的顶端,接收红外线和超声波。

12.如图所示为一个有光照或温度升高时排气风扇都能启动的自动控制装置。

在这个装置中需要__________传感器和__________传感器,控制器采用__________门控制方式。

执行器选用__________。

光温度或电风扇
解析:光 温度 或 电风扇
[1][2][3][4]因为图中所示为一个有光照或温度升高时排气风扇都能启动的自动控制装置,所以在这个装置中需要光传感器和温度传感器,且传感器应采用或门控制方式,执行器应选用风扇。

13.如图所示是“模块机器人”的控制器。

其中①是“电源”键、②是“选择”键、③是“运行”键、④是“复位”键。

现用这个控制器设计一个“模块机器人”来控制家用厨房间的“自行排气”。

控制的要求是:当打开厨房间的灯或厨房间温度升高时,排气扇都能启动,则:
(1)控制器的执行器插口应接__________。

(2)传感器的插口应接____________________、____________________。

(3)控制器的“选择”键应置于__________控制方式。

电风扇温度传感器光传感器或门
解析:电风扇 温度传感器 光传感器 或门
(1)[1]控制器的执行器插口应接电风扇。

(2)[2][3]当打开厨房间的灯或厨房间温度升高时,排气扇都能启动,则传感器的插口应接温度传感器、光传感器。

(3)[4]控制器的“选择”键应置于或门控制方式。

14.智能化自动控制系统通常由______、______和______组成。

使用模块电路进行楼道自动灯控制,要求白天灯不亮、夜晚有声响时灯才亮,则其输入端需要使用______传感器和______传感器。

传感器控制器执行器光声
解析:传感器 控制器 执行器 光 声
[1][2][3][4][5]智能化自动控制系统通常由传感器、控制器和执行器组成。

使用模块电路进行楼道自动灯控制,要求白天灯不亮、夜晚有声响时灯才亮,则其输入端需要使用光传感器和声传感器。

15.下图是某同学在科技制作活动中自制的电子秤原理图.利用电压表(内电阻很大)的示数来指示物体的质量。

托盘与电阻可忽略的弹簧相连,托盘与弹簧的质量均不计。

滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接,当托盘中没有放物体时,电压表的示数为零。

设变阻器的总电阻为R ,总长度为L ,电源电动势为E ,内阻为r ,限流电阻为R 0,弹簧的劲度系数为k ,若不计一切摩擦和其他阻力。

求出电压表示数U x 与所称物体质量m 的关系式为U x __________________。

解析:()
0x mgRE U mgR kL R r =++ 当托盘中没有放物体时,电压表示数为零,当物体质量为m 时,设物体下降x ,平衡条件有:
mg=kx ①
根据欧姆定律得
0x
E I r R R =++ ②
故电压表读数为
0x x x x ER U IR r R R ==
++ ③ 根据电阻定律,有 x x R R L
=
④ 联立①②③④解得 ()
0x mgRE U mgR kL R r =++ 16.某同学做DI S 实验时用如图所示的电路,利用该电路可以测量小灯泡的________或者________.
功率电阻
解析:功率 电阻
[1][2]电压传感器A 可以测量小灯泡两端的电压,电流传感器B 可以测量灯泡的电流,根据P IU = 及U R I
= 可以测量功率和电阻。

17.气体传感器利用物质的化学反应将某种气体的浓度转换成电信号输出,如图所示,B 为将可燃气体或有毒气体浓度转换为电信号的传感器,简称电子鼻.有如下器材:U=220V 的电源、排风扇M 、继电器G 、控制电源A 、控制开关S.请设计一个家用自动排烟电路,并在图中完成连线___________________ .
解析:
电磁继电器起开关作用,所以低压控制电源、气体传感器、开关和电磁继电器应组成一个电路,另一个是由排风扇和高压电源组成的电路.如图所示.
18.在空调机、电饭锅、电冰箱、日光灯等家用电器中没有利用温度传感器的是____ 日光灯
解析:日光灯
在空调机、电饭锅、电冰箱等家用电器中都利用温度传感器,日光灯没有利用温度传感器。

19.如图所示为自动水位报警器的示意图,在水位低于B时,电磁铁所在的控制电路部分断路,_______灯亮;当水位升高到B时,电磁铁所在的控制电路部分接通,_______灯亮.
绿灯红灯【分析】
解析:绿灯红灯
【分析】
[1][2]当水位低于B点时,由电路结构可知,线圈上面没有电流,衔铁向上弹开,右侧形成闭合回路通过绿灯导通,所以绿灯亮,水位高于B点时,电磁铁接通,红灯亮。

20.将万用表的选择开关置于欧姆挡,再将电表的两支表笔分别与光敏电阻R g的两端相连,这时表针恰好指在刻度盘的中央,若用不透光的黑纸将R g包裹起来,表针将向
________(填“左”或“右”)转动,若用手电筒光照射R g,表针将向________(填“左”或“右”)转动.
左右
解析:左右
光敏电阻会随着光照的增强,电阻迅速减小.如果用黑纸包裹电阻,光照减弱,电阻会变
大,欧姆表指针会向左侧偏转;反之,用手电筒照射,电阻减小,欧姆表指针会向右侧偏转.
三、解答题
21.电磁继电器在各种自动化装置中有很多应用,街道路灯自动控制就是其应用之一、模拟电路如图所示,其中A为电磁继电器,B为照明电路,C为路灯,D为光敏电阻(白天光照强时,电阻变小;夜晚光照弱时,电阻变得很大)。

请你将电路连接完整,达到白天灯熄、夜晚灯亮的效果。

(连线时导线不能交叉)
解析:
为了使照明电路白天断开,就需要电磁铁吸引衔铁,电路中电流大。

夜间电磁铁磁性小,不吸引衔铁。

电路中电流的变化要通过电阻的变化来控制。

所以要将光敏电阻与电磁铁串联在一起,以此来调节电路中的电流。

故设计电路如图
22.工人在锻压机、冲床、钻床等机器上劳动时,稍有不慎就会把手压在里面,造成工伤事故,工厂中大都是利用光电控制设备来避免事故发生的。

如图所示为光控继电器的示意图,它由电源、光电二极管(当有光照射时,二极管导通,没有光照时,二极管截止)、放大器、电磁继电器等几部分组成。

这样,当工人不慎将手伸入危险区域时,由于遮住了光线,光控继电器衔铁立即带动开关,使机床停止工作,避免事故发生。

请简述光控继电器的原理。

解析:当光照射光电二极管时,二极管导通,电路中通电流,经放大器放大后把M磁化,将衔铁吸住,使开关闭合,使机床工作;当将手伸入危险区域时,由于遮住了光线,二极管截止,电路断开,没有电流,此时M失去磁性,对衔铁没有吸引力,衔铁在弹簧弹力的作用下离开M,开关断开,机床停止工作。

当光照射光电二极管时,二极管导通,电路中通电流,经放大器放大后把M磁化,将衔铁吸住,使开关闭合,使机床工作;当将手伸入危险区域时,由于遮住了光线,二极管截止,电路断开,没有电流,此时M失去磁性,对衔铁没有吸引力,衔铁在弹簧弹力的作用下离开M,开关断开,机床停止工作。

23.双金属温度传感器是将两种具有不同热膨胀系数的金属贴合在一起制成的。

当它温度升高时,两种金属伸长不一样而发生弯曲变形,使触点接通或断开。

日光灯启动器里就有一个双金属温度传感器(如图)。

取一个报废的日光灯启动器,去掉外壳,在充有氖气的玻璃泡内,有一个U形的双金属片,其旁边有一根直立的金属丝,两者构成一对触点。

常温下两触点是分离的,温度升高时,双金属片因形变而与金属丝接触。

敲碎氖泡的玻璃,调节两触点之间的距离,使温度升高到60℃时两触点恰好接通。

请你利用这个双金属温度传感器,设计一个电热水器自动加热的控制方案。

当水温低于60℃时自动通电加热,高于60℃时自动断电。

解析:见解析
控制电路如图所示
A为调节后的U形的双金属片,一端固定在金属杆上,另一端固定与金属丝b构成一对触点。

将它密封在玻璃罩B内,成为温度传感器,浸入电热水器C的水中。

J为电磁继电器的线圈,a为该继电器的常闭触点,R为大功率电热元件。

闭合开关S,若水的温度低于60℃,双金属片A与触点b分离,继电器触点a闭合,电热元件通电发热。

当水温升高到60℃时双金属片A因温度升高而与触点b接触,则触点a断开,加热电路断开,就停止对水的加热了。

水温下降到60℃以下时,A与b又断开,触点a闭合,加热电路闭合再度给水加热。

24.什么是传感器?它的作用是什么?简述一下你对传感器的认识和理解。

解析:见解析
传感器是指能够将感受到的非电学量,按照一定规律转换成电学量输出的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成,敏感元件和转化元件二合一的也很多。

传感器的种类很多,根据其利用的物质的特性不同可分为:物理传感器、化学传感器、生物传感器。

根据其被测量的不同可以分为:声、光、压力、位移、加速度、温度等传感器。

根据具体工作原理的不同可分为:电阻式、电容式、电感式、光电式、热电式、压电式、磁电式等传感器。

25.小明同学想用一只半导体热敏电阻制作一支能测量水温的温度计,通过查阅资料,他获得该热敏电阻的R-t特性曲线如图甲所示。

他要求所制的温度计的测量范围是0~100℃,且在水温是100℃时,电压表指针偏转达到最大位置。

根据特性曲线,他设计的水温温度计的电路如图乙所示,图中的定值电阻R0=100Ω,电压表的量程是0~3V。

电源电压稳定。

(1)根据特性曲线,该热敏电阻在0℃、50℃、100℃时,阻值分别为多大?
(2)通过计算说明,当水温是0℃时、100℃时,电压表的指针指示是多少?
解析:(1) 500Ω、150Ω、100Ω;(2)1V ;3V
(1)由图甲所示特性曲线可知,该热敏电阻在0℃、50℃、100℃时,阻值分别为500Ω、150Ω和100Ω;
(2)由图甲所示特性曲线可知,当水温是100℃时,阻值为100Ω,此时电压表指针到最大刻度值3V ,则电路电流
03A=0.03A 100
U I R =
= 电源电动势 E =I (R +R 0)=0.03×(100+100)=6V
由图甲所示特性曲线可知,当水温是0℃时,R ′=500Ω,此时电路电流
'06A=0.01A 500100
E I R R '=
=++ 电压表示数 U ′=I ′R 0=0.01×100=1V
26.某中学生制作成功一个“遥控探测手”。

阅读下面一则文字说明和电路图,请你指出“遥控探测手”的三个基本“机器人模块"是由文中的哪些装置构成的?(如控制器、传感器、执行器等主要模块)从电路中你能看出是哪种基本逻辑电路?为什么?
遥控探测手
未开发的处女地或者某个星球被视为人类的未来生存地,需要去检测空气、土壤、水的样本是否为优良元素。

而那里充满危险,谁去更合适呢?机器人探测是当仁不让的。

我这里制作的遥控探测手,具备探测的功能,能小发出光、声的可视的非语言信号。

所用材料一般家里或市场上都可找到。

主要有:胶木板、铅皮、单簧管、磁铁、微动开关、遥控玩具型的接受与发射装置。

制作中有两点要注意:其一,调整遥控装置中的接受与发射频率,若调整失误,遥控车只进不退,或只会左转不会右转等令人哭笑不得的事就会发生;其二,探测手的电气原理要设计好,见示意图,其中J 为单簧管,S 为微动开关,Q 是发光二极管。

解析:见解析
微控制器是由接受和发射装置、音乐集成块和循环发光二极管集成块构成;传感器是由微动开关和单簧管(磁控开关)构成;执行器是由发光二极管和扬声器构成。

从电路中可以看出是“或门”逻辑电路。

当探测手碰到优良元素(含有磁铁)障碍物时,就会使微动开关和单簧管均闭合。

同时发出光和声。

但微动开关闭合时也会使二极管发光,单簧管遇磁铁时也会闭合,使扬声器发声。

27.如图甲所示,是一种电加热恒温箱的简化工作原理电路图。

工作电路由电压U0=220V 的电源和阻值为R0=88Ω的电热丝组成。

控制电路是由电压U1=7.5V的电源、开关、电磁继电器(线圈电阻不计)、电阻箱R1(可取值范围为0~120Ω)和热敏电阻R t组成的,热敏电阻R t的阻值随温度变化的关系如图乙所示。

当控制电路的电流达到50mA时,衔铁才吸合,从而切断右边工作电路,停止加热。

(1)由乙图可知热敏电阻R t的阻值随温度的升高而________;(选填“增大”、“不变”、“减小”)
(2)求工作电路中电热丝R0工作时的电流和工作5min产生的热量;
(3)如果恒温箱的温度设定为60℃,则电阻箱R1应取多大阻值;
(4)该恒温箱可设定的最高温度是多少℃?
解析:(1)减小;(2)2.5A;1.65×105J;(3)70Ω;(4)150℃
(1)由乙图可知,当温度升高时,热敏电阻R t的阻值减小,即热敏电阻R t的阻值随温度的升高而减小。

(2)工作电路中电热丝R0工作时的电流
000220V 2.5A 88Ω
U I R =
== 工作时间 5min 300s t ==
电热丝R 0产生的热量
2252.5A 88Ω300s 1.6510J Q I Rt ==⨯⨯=⨯()
(3)由图象可知,当恒温箱的温度设定为60℃时,热敏电阻R t 的阻值80Ωt R =,此时控制电路的电流
50mA 0.05A I ==
时,衔铁才吸合,从而切断右边工作电路,停止加热,由U I R
=得,控制电路总电阻17.5V 150Ω0.05A
U R I ===总 根据串联电路电阻的特点可知,电阻箱R 应取的阻值
1150Ω80Ω70Ωt R R R =-=-=总
(4)由图乙可知,当恒温箱可设定的温度最高时,热敏电阻R t 的阻值最小,由于控制电路的电源电压和衔铁的吸合电流不变,根据U R I
=可知,电路总电阻不变,要使热敏电阻R t 的阻值最小,电阻箱R 1接入的阻值应最大,即1120ΩR =,由第(3)问可知,控制电路总电阻:150ΩR =总,根据串联电路电阻的特点可知,热敏电阻R t 的阻值
1150Ω120Ω30Ωt R R R =-=-=总
由图乙可知,当热敏电阻R t 的阻值为30Ω,恒温箱可设定的最高温度是150℃。

28.如图所示为大型电子地磅电路图,电源电动势为E ,内阻不计,不称物体时,滑动触头P 在A 端,滑动变阻器接入电路中的有效电阻最大,电流较小;称重物时,在压力作用下滑动触头下移,滑动变阻器有效电阻变小,电流变大。

这样把电流对应的质量值刻在刻度盘上,就可以读出被称物体的质量,若滑动变阻器上A 、B 间长度为l ,最大阻值为0R ,已知两弹簧的总弹力与形变量成正比,比例系数为k 。

(1)试导出所称重物重力G 与电路中电流I 的函数关系
(2)该装置达到最大量程时电流表示数是多少?
解析:(1)02Ekl G kl IR =-(2)0
E R (1)设所称重物重力为G 时弹簧的压缩量为x ,由题意得
G kx = ①
此时,滑动触头P 距B 端距离为l x -,滑动变阻器有效电阻为00x R R l
-
,由闭合电路欧姆定律有 000E
I x R R R l =⎛⎫+- ⎪⎝
⎭ ② 由①②式解得0
2Ekl G kl IR =-。

(2)该装置达到最大量程时,弹簧压缩量最大,A 、B 间电阻被短路。

故此时电流表示数为m 0E I R =。

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