Question

某校物理兴趣小组设计了一种“电子秤”，实际上是压力测量仪，用它来称量物体的重量，其原理结构如图所示．图中A为金属片，B为金属板，R₁=24Ω，R₂是最大值为72Ω的滑动变阻器，电源电压为12V不变．问：
（1）图中的重量表应该用什么电表改装？R₁的主要作用是什么？
（2）当金属片A上放重物、开关S闭合时，请说明电子秤称量物体重量的原理．
（3）当称量物体重量达到最大值时，R₂两端的电压是多少？

Answer

（1）电流表应串联在电路中，电压表应并联在电路中，根据电路图判断重力表是电压表还是电流表；
（2）由电路图可知，电阻R1与R2串联，重量表测两端R2的电压，当A上放重物时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，重量表示数变大，据此分析电子秤称量物体重量的原理；
（3）当称量物体重力达到最大值时，R2的阻值达到最大值，根据串联电路的电阻特点和欧姆定律求出电路中的电流，进一步根据欧姆定律求出R2两端的电压．
【解析】
（1）由电路图可知，重量表与滑动变阻器R2并联，电压表与被测电路并联，因此重量表是电压表；
电阻R1与滑动变阻器R2串联在电路中，电阻R1起保护电路的作用；
答：重量表应该用电压表改装，R1的主要作用是保护电路．
（2）由电路图可知，金属片A上放重物、开关S闭合时，弹簧在重物压力作用下缩短，滑动变阻器接入电路的阻值变大，滑动变阻器两端电压变大，重量表示数变大，由此可见，金属片A上的重物越重，重量表示数越大，根据重量表示数大小即可知道所测重物重力大小．
（3）由电路图可知，R1与R2串联，当称量物体重量达到最大值时，滑动变阻器R2阻值全部接入电路，
此时电路中的电流为I===0.125A，
R2两端的电压为U2=IR2=0.125A×72Ω=9V．
答：当称量物体重量达到最大值时，R2两端的电压是9V．