【单元练】河南开封市高中物理选修2第五章【传感器】经典测试题(专题培优)

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一、选择题
1.下列说法不正确的是( )
A .霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量的一种元件
B .话筒是一种常用的声传感器,其作用是将电信号转换为声信号
C .电子秤所使用的传感器是力传感器,是把形变这个力学量转化为电压这个电学量
D .电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器,这种传感器作用是控制电路的通断B
解析:B
A .霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量的一种元件。

故A 正确。

B .话筒是一种声传感器,其作用是将声信号转换为电信号。

故B 错误。

C .电子秤所使用的传感器是力传感器,是把形变这个力学量转化为电压这个电学量。

故C 正确。

D .电熨斗通过温度传感器实现温度的自动控制,通过双金属片传感器控制电路的通断。

故D 正确。

本题选择错误的,故选B 。

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R 1间的摩擦不计),弹簧劲度系数为100N/cm 。

定值电阻R 0=5Ω,ab 是一根长为5cm 的均匀电阻丝,阻值R 1=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.如图所示的电路可将声音信号转换为电信号,该电路中右侧固定不动的金属板b 与能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜a 构成一个电容器,a 、b 通过导线与恒定电源两极相接。

若振动膜a 周期性振动,则( )
A .a 振动过程中,a 、b 板间的电场强度不变
B .a 振动过程中,a 、b 板所带电荷量不变
C .a 振动过程中,灵敏电流计中始终有方向不变的电流
D .a 向右的位移最大时,a 、b 板所构成的电容器的电容最大D
解析:D
AD .由于平行板电容器两极板与电池两极相连接,两极板间的电压U 保持不变,根据场强
E=U d
可知电场强度随着d 变化而变化;a 向右的位移最大时,两板间的距离d 最小,由
C=
r 4πS kd ε
可知电容最大,故A 错误,D 正确;
B .由
Q=CU
可知,a 、b 板所带电荷量随着C 的变化而变化,B 错误;
C .由于Q 变化,使电容器出现充电、放电现象,电流计中电流方向不断变化,C 错误; 故选
D 。

4.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 越大,但是C 与U 不成正比
C .U 越大,表示C 越小,C 与U 成反比
D .U 越大,表示C 越小,但是C 与U 不成反比B
解析:B
设二氧化锡半导体型酒精气体传感器的电阻为R x ,由闭合电路欧姆定律得,干路的电流
0x
E I r R R R =
+++ 电压表示数 000x ER U IR r R R R ==
+++ 而
x R C k =(定值)
由以上关系式可见U 越大,表示C 越大,但是C 与U 不成正比。

故选B 。

5.传感器已广泛应用在生产、生活中,下列关于传感器的说法正确的是( ) A .给货车称重的地磅使用了光传感器
B .酒店大厅的自动门使用了力传感器
C .空调的控温系统使用了温度传感器
D .夜间自动打开的路灯使用了红外线传感器C
解析:C
A .给货车称重的地磅使用了力传感器,上下应变片发生形变,电阻变化,输出两个应变片电压差值反映力的大小,故A 错误;
B .酒店大厅的自动门使用了光传感器,故B 错误;
C .空调的控温系统使用了温度传感器,符合客观实际,故C 正确;
D .夜间自动打开的路灯使用了光传感器,故D 错误。

故选C 。

6.下列说法中正确的是( )
A .硅、锗不属于半导体
B .在半导体中加入微量杂质,可以使其导电能力成百万倍增大
C .N 型半导体的载流子以空穴为主
D .PN 结是构成晶体二极管的基础,不是构成三极管的基础B
解析:B
A .硅、锗都属于半导体,选项A 错误;
B .在半导体中加入微量杂质,可以使其导电能力成百万倍增大,选项B 正确;
C .N 型半导体的载流子以电子为主,P 型半导体的载流子以空穴为主,选项C 错误;
D .PN 结是构成晶体二极管的基础,也是构成三极管的基础,选项D 错误。

故选B 。

7.如图所示,两块水平放置的金属板距离为d ,用导线、电键K 与一个n 匝的线圈连接,线圈置于方向竖直向上的变化磁场B 中。

两板间放一台小压力传感器,压力传感器上表面静止放置一个质量为m 、电荷量为+q 的小球。

K 断开时传感器上有示数,K 闭合时传感器上恰好无示数。

则线圈中的磁场B 的变化情况和磁通量变化率分别是( )
A .正在增加,2mgd t q ∆Φ=∆
B .正在增加,mgd t nq
∆Φ=∆ C .正在减弱,2mgd t q
∆Φ=∆ D .正在减弱,2mgd t nq
∆Φ=∆ B 解析:B
K 闭合时传感器上恰好无示数,说明小球所受电场力和重力平衡,由于小球带正电,所以电容器上极板为负,由楞次定律,可知线圈中的磁场B 正在增加。

根据分析列出方程
qU mg qn d td
∆Φ=
=∆ 解得 mgd t nq
∆Φ=∆ 故选B 。

8.霍尔式位移传感器的测量原理如图所示,有一个沿z 轴方向均匀变化的匀强磁场,磁感应强度B =B 0+kz (B 0、k 均为常数,且k >0)。

将霍尔元件固定在物体上,保持通过霍尔元件的电流I 不变(方向如图所示),当物体沿z 轴正方向平移时,由于位置不同,霍尔元件在y 轴方向的上、下表面的电势差U 也不同。

则( )
A .磁感应强度
B 越大,霍尔元件的前、后表面的电势差U 越大
B .k 越大,传感器灵敏度(U z
)越高 C .若图中霍尔元件是电子导电,则下表面电势高
D .电流越大,霍尔元件的上、下表面的电势差U 越小B
解析:B
A .根据左手定则可知,电荷将在洛伦兹力的作用下向上下偏转,因此上下表面之间存在电势差,前、后表面不存在电势差,A 错误;
BD .设霍尔元件长、宽、高分别为a 、b 、c 如图所示,达到平衡时
U q qvB c
又 I
nqvS nqvbc
整理的 BI U nqb
① 可知电流越大,霍尔元件的上、下表面的电势差U 越大
有①式可得
0()B kz BI U nqb nqb
+=
= 从而 z U k nqb
∆=∆ 因此k 越大,传感器灵敏度(U z
)越高,B 正确,D 错误; C .由于电子运动的方向与电流方向相反,根据左手定则可知,电子向下偏转,上表面电势高,C 错误。

故选B 。

9.电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置。

由于电容器的电容C 取决于极板正对面积S 、极板间距离d 以及极板间的电介质这几个因素,当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化,从而又可推出另一个物理量的值的变化,如图所示是四种电容式传感器的示意图,关于这四个传感器的作用,下列说法不正确的是( )
A .甲图的传感器可以用来测量角度
B .乙图的传感器可以用来测量液面的高度
C .丙图的传感器可以用来测量压力
D .丁图的传感器可以用来测量速度D
解析:D
A .甲图中极板的正对面积与角度的变化有关,所以A 正确,不符合题意;
B .乙图中液面的高低与电容器正对面积有关(金属芯线与导电液体相当于电容器的两个极板),所以B 正确,不符合题意;
C .丙图中两极板间距离与压力有关,所以C 正确,不符合题意;
D .丁图中电容器的大小与介质速度无关,所以D 错误,符合题意;
故选D 。

10.某学校新装了一批节能路灯如图甲所示,该路灯通过光控开关实现自动控制:电灯的亮度可自动随周围环境的亮度改变而改变。

如图乙为其内部电路简化原理图,电源电动势为E ,内阻为r ,R 1为光敏电阻(光照强度增加时,其电阻值减小)。

当随着傍晚到来光照逐渐减弱时,则下列判断正确的是( )
A .A 灯变亮,
B 灯变暗
B .电源的效率变大
C .电源内阻消耗的功率变大
D .R 1上电流的变化量等于R 0上电流变化量B
解析:B
光照逐渐减弱时,光敏电阻阻值增大,电路总电阻增大,总电流减小,内电压减小,外电压增大。

A .外电压增大,A 灯变亮;支路R 0上的电流减小,R 0上的电压减小,又因为外电压增大,所以
B 灯电压增大,所以B 灯变亮,故A 错误;
B .因为外电阻变大,根据
221()I R R r I R r R r R r
η===-+++ 可知,电源的效率变大,故B 正确;
C .因为内电压减小,所以电源内阻消耗的功率变小,故C 错误;
D .对于支路R 0,有
01B I I I =∆+∆∆
其中、
00I ∆<,0B I ∆>
所以
01||||I I ∆<∆
故D 错误。

故选B 。

二、填空题
11.传感器是一种能感知和识别信息的装置,它由______和______组成,能将感知和测量到的非电学量转别为______。

敏感元件电路电学量
解析:敏感元件 电路 电学量
传感器是一种能感知和识别信息的装置,它由敏感元件和电路组成,能将感知和测量到的非电学量转别为电学量。

12.如图为在温度为10C 左右的环境中工作的某自动恒温箱的原理简图。

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所示。

当ab 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,使箱内的温度升高;当0ab U >时,电压鉴别器会使S 断开,停止加热。

则恒温箱内的温度恒定在________C 。

35
解析:35
设电路路端电压为U ,当U ab =0时,有
12U R R +R 1=31
U R R +R 3 解得
R t =20kΩ
由图可知,当R t =20kΩ时
t =35°C
13.驻极体话筒由内部的驻极体________感受声波,其工作电压为________V 。

塑料薄膜
3~6
解析:塑料薄膜 3~6
[1][2]驻极体话筒由内部的驻极体塑料薄膜感受声波,其工作电压为3~6V。

14.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。

15.简单机器人(如有视觉机器人)的模块有_________、_________、________,它们的功能分别如人的__________、__________、__________。

传感器控制器执行器眼睛头脑手脚
解析:传感器控制器执行器眼睛头脑手脚
[1][2][3][4][5][6]简单机器人(如有视觉机器人)的模块有传感器、控制器、执行器,它们的功能分别如人的眼睛、头脑、手脚。

16.光强传感器对接收到的光信号会产生衰减,且对于不同波长的光衰减程度不同,可以
用j表示衰减程度,其定义为输出强度与输入强度之比,
I
j
I


=,右图表示j与波长l之
间的关系。

当用此传感器分别接收A、B两束光时,传感器的输出强度正好相同,已知A 光的波长l A=625nm,B光由l B1=605nm和l B2=665nm两种单色光组成,且这两种单色光的强度之比I B1:I B2=2:3,由图可知j A=__________;A光强度与B光强度之比I A:I B=
__________。

35275:35
解析:35 27.5:35
[1].如图所示,A 光的波长为625nm ,在图上对应的强度j A =0.35;
[2].同理在图中找出B 1的强度为1B ϕ=0.60,B 2的强度为2B ϕ =0.07,由A 、B 两束光经传感器的输出强度正好相同得: 230.600.070.3555
B B A I I I ⋅⨯+⋅⨯=⋅ 得:
27.535
A B I I = 17.机器人有________、________和执行器三个模块组成,相当于人的感觉器官、大脑和肌肉.传感器;控制器;【解析】
解析:传感器; 控制器;
【解析】
模块机器人由传感器、控制器和执行器三个模块组成,相当于人的感觉器官、大脑和肌肉.
18.一般的电熨斗用合金丝作发热元件,合金丝电阻随温度t 变化的关系如图实线①所示.由于环境温度以及熨斗的散热功率不同,因而熨斗的温度可能会在较大范围内波动,易损坏衣物.有一种用主要成分为BaTIO 3,被称为“PTC”的特殊材料作发热元件的电熨斗,具有升温快、能自动控制温度的特点.PTC 材料的电阻随温度变化的关系如图实线②所示.根据图线分析:通电一段时间后电熨斗温度t 自动地稳定在________<t <________范围之内.(填下标数字)
T6T7【解析】【分析】PTC 熨斗在T6温度以下范围
时电阻较小发热功率较大;在T7温度以上时电阻较大发热功率较小;而散热快慢取决于材料和温差故温度会在一定范围内浮动
解析:T 6 T 7
【解析】
【分析】
PTC熨斗在T6温度以下范围时,电阻较小,发热功率较大;在T7温度以上时,电阻较大,发热功率较小;而散热快慢取决于材料和温差,故温度会在一定范围内浮动.
[1][2].原处于冷态的PTC熨斗刚通电时比普通电熨斗升温快是由于:冷态时PCT电阻很小,根据功率公式可知,电功率很大,故升温快;在T6温度以下范围时,电阻较小,发热功率较大,由于温度较低,与环境温差小,故升温快;在T7温度以上时,电阻较大,发热功率较小,由于温度较低,与环境温差大,故降温快;故通电一段时间后电熨斗温度t自动地稳定在T6<t<T7范围之内.
19.有一种测量人体重量的电子秤,其原理图如图中的虚线所示,它主要由三部分构成:踏板、压力传感器R(是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器)、显示体重的仪表G (实质是理想电流表).设踏板的质量可忽略不计,已知理想电流表的量程为3A,电源电动势为12V,内阻为2Ω,电阻R随压力变化的函数式为R=30﹣0.02F(F和R的单位分别是N和Ω);
(1)该秤能测量的最大重量是________N;
(2)该秤零刻度线(即踏板空载时间刻度线)应标在电流刻度盘________A处.
解析:3
8
(1)[1].当电路中电流I=3A时,电子秤测量的体重最大.由欧姆定律I=
E
R r
+
得到
R=E
I
-r=2Ω
代入R=30-0.02F得到:
F=1400N.
(2) [2].踏板空载时F=0,代入R=30-0.02F得到电阻R=30Ω,由欧姆定律得
I=
E
R r
+
=0.375A
所以该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘3
8
A处.
点睛:本题考查了传感器的应用,关键是对电子秤原理的理解,理解解析式R=30-0.02F,利用欧姆定律进行计算.
20.金属热电阻是一种常见的温度传感器,常用的一种金属热电阻是用铂制成,温度升高时,其电阻会_______(选填“增大”或“减小”).电饭锅中应用了温度传感器,它的主要元件是感温铁氧体,它的特点是:常温下具有铁磁性,能够被磁体吸引,但温度上升到约103℃时,就失去_______,这个温度在物理学中称为该材料的“居里温度”.增大磁性
解析:增大 磁性
[1].金属丝的电阻率随着温度的升高而增大,所以金属热电阻随着温度升高时,其电阻会增大;
[2].铁氧体在温度上升到约103℃时,就失去磁性.
三、解答题
21.如图所示,图(a )为热敏电阻的R -t 图像,图(b )为用此热敏电阻R 和继电器组成的一个简单恒温温控电路,继电器线圈的电阻为100Ω。

当线圈的电流大于或等于20mA 时,继电器的衔铁被吸合。

为继电器线圈供电电池的电动势E =9.0V ,不计内阻。

图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。

(1)恒温箱内的加热器应接在A 、B 端还是C 、D 端?
(2)如果要使恒温箱内的温度保持在50℃,可变电阻R ′的阻值应调节为多少?
解析:(1) AB 端;(2)260Ω。

(1) A 、B 当温度较低的时候,热敏电阻的电阻较大,电路中的电流较小,此时继电器的衔铁与AB 部分连接,此时是需要加热的,恒温箱内的加热器要工作,所以该把恒温箱内的加热器接在AB 端。

(2) 当温度达到50℃时,加热电路就要断开,此时的继电器的衔铁要被吸合,即控制电路的电流要到达20mA=0.02A ,根据闭合电路欧姆定律可得,
E I R R R =
'++ 解得: '260R =Ω
22.电饭锅的工作原理如图所示,煮饭时开关是闭合的,红色指示灯亮;饭熟后(温度大约为103 ℃)开关S 自动断开,黄灯亮。

(1)电阻R 1的作用是保护红色指示灯不会因电流过大而烧毁,R 1与电饭锅发热板的等效电阻相比,二者大小应有什么关系?为什么?
(2)通常情况下,用这种电饭锅烧水时它的自动断电功能能不能起作用?为什么?
解析:(1)见解析;(2)见解析
(1)R1应该远大于发热板的等效电阻。

因为R1和红灯只起指示作用,消耗的电功率远小于发热板的功率,两者又是并联接入电路的,电压相同,所以流过R1和红灯的电流应远小于流过发热板的电流,因此R1应该远大于发热板的等效电阻;
(2)不能。

通常情况下水的沸腾温度为100℃,因此当水烧开时水温不会达到103℃,所以自动断电功能不起作用。

23.某同学设计了一个加速度计,如图所示。

较重的滑块2可以在光滑的框架1中平移,滑块两侧用弹簧3拉着;R为滑动变阻器,4是滑动片,它与电阻器任一端之间的电阻值都与它到这端的距离成正比。

这个装置就是一个加速度传感器。

两个电池E的电压相同。

按图连接电路后,电压表指针的零点位于表盘中央,当P端的电势高于Q端时,指针向零点右侧偏转。

将框架固定在运动的物体上,当物体具有图示方向的加速度a时,电压表的指针将向哪个方向偏转?简述你分析的过程。

解析:左侧
当滑片P在滑动变阻器中央时,P、Q两点电势相等,电压表指针指中央零点,电压表示数决定于中点到滑片位置的电阻两端的电压,当物体具有图示方向的加速度a时,根据牛顿第二定律可知,滑块将向左移,带动变阻器的滑片4移向中点左方,电阻中点到滑片位置的电流方向向左,故P点电势低于电阻中点处电势,即P点电势低于Q点,则指针应向零点左侧偏转。

24.以下工作中,你认为要用什么传感器?
(1)让孵化器在一定温度下孵化禽蛋;
(2)电梯超出负载时,发出报警提示;
(3)使汽车排放符合国家标准的尾气。

解析:见解析
传感器通过对某一物理量敏感的元件,将感受到的物理量按一定规律转换成便于测量的量。

(1) 让孵化器在一定温度下孵化禽蛋,使用的是温度传感器,通过温度来改变电阻的阻值从而改变电路的电压电流来控制电路。

(2) 电梯超出负载时,发出报警提示,使用是压力传感器,通过压力大小的作用,将力转变
为电信号,来控制电路。

(3) 使汽车排放符合国家标准的尾气,使用的是化学成分传感器,通过尾气的浓度等变化来转变为电信号,来控制电路。

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R 0=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 100U 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.图是光控路灯开关电路图,请分析讨论后写出它的工作原理。

解析:见解析
无光照时,光敏电阻R L 的阻值很大(大于1 MΩ),因此三极管的基极电流I b 很小,集电
极电流I c 也很小,继电器J 不会动作,此时可利用继电器的常闭触点作为路灯的开关,使路灯点亮;天亮了有光照射时,R L 的阻值变得很小(小于3kΩ),于是I c 也增大,从而使继电器工作,吸动衔铁,使常闭触点断开,路灯也就关闭了。

27.如图,电磁继电器和热敏电阻R 1等元件组成了恒温箱控制电路,R 1处于恒温箱内。

电源电动势E =6V ,内阻不计,继电器线圈的电阻R 0=100Ω。

下右图为热敏电阻的R 1-t 图象,且已知在50~150C ︒范围内,热敏电阻的阻值随温度的变化规律是:R 1t =常数,电阻R 2是可变电阻。

当线圈中的电流增加到20mA 时,继电器的衔铁被吸合,已知此时可变电阻R 2=125Ω,恒温箱保持60C ︒恒温。

左图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。

(1)60C ︒时,热敏电阻R 1的阻值是多少?
(2)应该把恒温箱的加热器接在A 、B 端还是C 、D 端?
(3)如果要使恒温箱内的温度保持100C ︒,可变电阻R 2的阻值应调为多少?
(4)欲将恒温箱的温度调高一些,应将R 2的阻值调大还是调小?
解析:(1)175R =Ω;(2)AB ;(3)'245ΩR =;(4)调大
(1)因可变电阻R 2=125Ω,电流是20mA ,电压6V ,则根据欧姆定律可得
120
E I R R R =
++ 解得 175R =Ω
(2)由图可知,热敏电阻R 1的阻值随温度的升高而减小,可见温度越高,电路中的电流越大,当电流达到20mA 时,继电器的衔铁被吸合,电路应当断开,所以应该把恒温箱的加热器接在A 、B 端;
(3)由题意可知,R 1t =常数,当温度是100C ︒时,则有
'275Ω60C 100C R ︒︒⨯=⨯
解得
'245ΩR =
(4)恒温箱的温度越高,热敏电阻的阻值越小,相同电流情况下,可变电阻应越大,则欲将恒温箱的温度调高一些,应将R 2的阻值调大
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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