Question

【題目】（7分）在課外實踐活動中，同學們開展了應用電路的設計活動．

（1）小明設計了四種裝置測定風速的大小，如上圖所示．圖中探頭、金屬桿和滑動變阻器的滑片P相連，可上下移動．現要求：當風吹過探頭時，滑動變阻器R2的滑片P向上移動，且風速越大風速計（由電表改裝而成）的示數越大，符合上述要求的電路是（ ）

（2）小剛設計的電子體重秤的原理如下圖所示，R0為定值電阻，R是電阻值隨所受壓力大小發生變化的可變電阻，更換電壓表（量程為3V）的表盤后可直接顯示人體質量大小．已知R的電阻與所受壓力F變化的關系如圖象所示．設踏板的質量忽略不計，電源電壓保持9V不變，g="10" N/kg ．

①空載時，電壓表的示數為1V，求R0的電阻值 .

②如果保持體重秤結構和電壓表量程不變，將電阻R0換掉，使體重秤的量程增大20 kg，計算說明：應使用多大的定值電阻替換R0？

③改裝后的體重秤電路總功率變化范圍是多大？

Answer 1

【答案】（1）B （2分）

（2）1R0=30Ω(得1分）

2求出體重秤的最大質量為1100kg（得1分）、R0=10Ω（得1分）

③P最小=0.324W（得1分） 、 P最大=2.7W（得1分）

【解析】試題分析：（1）符合上述要求的電路是B。因為探頭只有上凸下平，當當風吹過探頭時，上方流速大壓強小，小于下方壓強，探頭才會向上運動，且帶動滑動變阻器R2的滑片P向上移動；當風速越大時，滑動變阻器接入電路的阻值越小，由串聯分壓U1/U2=R1/R2可知，電壓表的示數越大，

（2）小剛設計的電子體重秤的原理如下圖所示，R0為定值電阻，R是電阻值隨所受壓力大小發生變化的可變電阻，更換電壓表（量程為3V）的表盤后可直接顯示人體質量大小．已知R的電阻與所受壓力F變化的關系如圖象所示．設踏板的質量忽略不計，電源電壓保持9V不變，g="10" N/kg ．

①空載時，R的阻值最大為240Ω，

此時電路中的電流為 I=UR/R=(9V-1V）/240Ω=(1/30)A；

R0的電阻值為R0=U0/I=1V/ (1/30)A=30Ω.

②當電壓表的示數最大時，所測物體的重力最大，

此時的電流為 I/= U0/R0=3V/30Ω=(1/10)A，

R的阻值R/= UR//I/=(9V-3V）/ (1/10)A=60Ω，

對應的壓力為900N；

如果使體重秤的量程增大20 kg，則對應的壓力為1100N，此時對應的阻值為R//=20Ω.

此時的電流為 I//= UR//R//=(9V-3V）/ 20Ω=0.3A，

應使用的定值電阻R0/=U0/ I//=3V/ 0.3A="10Ω."

③改裝后的體重秤電路最小功率為P最小=U2/（R+ R0/）=(9V)2/(240Ω+10Ω)= =0.324W；

改裝后的體重秤電路最大功率為P最大=U2/（R//+ R0/）=(9V)2/(20Ω+10Ω)=2.7W；