Question

如圖，同學們在探究電子磅秤的工作原理時，設計了圖（甲）所示的電路，主要部件是電流表A和壓力傳感器R（電阻值隨受到的壓力大小發生變化），壓力傳感器的電阻值R與所受到的壓力F的關系圖（乙）所示．電源電壓為12V，小燈泡L標有“6V，3W”的字樣．假設秤盤質量忽略不計，且小燈泡電阻不變．求：
（1）小燈泡L正常發光時的電阻是多大？
（2）秤盤上不放重物（即F=O）時，壓力傳感器的電阻值R=______Ω．此時電流表的讀數是多少？（小數點后保留兩位）
（3）當秤盤上放重為20N的重物時，小燈泡的實際功率是多少？

Answer 1

解：（1）燈泡正常發光時的電壓為6V，功率為3W，
根據P=可得，燈泡的電阻：
R_L===12Ω；
（2）由乙圖可知，當秤盤上不放重物時，壓力傳感器的電阻值R=30Ω，
∵串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，
∴根據歐姆定律可得，電流表的示數：
I==≈0.29A；
（3）由乙圖可知，當秤盤上放重為20N的重物時，壓力傳感器的電阻值R=18Ω，
此時電路中的電流：
I′===0.4A，
燈泡的實際功率：
P_L實=（I′）²R_L=（0.4A）²×12Ω=1.92W．
答：（1）小燈泡L正常發光時的電阻是12Ω；
（2）秤盤上不放重物（即F=O）時，壓力傳感器的電阻值為30Ω，電流表的讀數約為0.29A；
（3）當秤盤上放重為20N的重物時，小燈泡的實際功率是1.92W．
分析：（1）燈泡正常發光時的功率和額定功率相等，根據P=求出小燈泡L正常發光時的電阻；
（2）由圖乙可知，秤盤上不放重物時壓力傳感器的電阻，利用電阻的串聯特點和歐姆定律求出電流表的讀數；
（3）由圖乙可知當秤盤上放重為20N的重物時壓力傳感器的電阻，利用電阻的串聯和歐姆定律求出此時電路中的電流，利用P=I²R求出燈泡的實際功率．
點評：本題考查了串聯電路的特點和歐姆定律、電功率公式的應用，關鍵是根據圖象讀出不同重物時壓力傳感器的電阻．