Question

【題目】如圖甲所示是一臺地磅工作的基本原理圖，當小汽車駛入裝有壓敏電阻R的檢測區時，使R的阻值發生變化，其阻值隨壓力F變化的關系如圖乙所示，并使電表示數發生改變．已知電源電壓為220V，R0為定值電阻，阻值為110Ω．g取10N/kg．試問：

（1）壓敏電阻是由 （選填“導體”、“絕緣體”或“半導體”）材料制成的．

（2）當檢測區上沒有車輛時，電路中的電流應為多少？

（3）當壓敏電阻的電功率最大時，在檢測區上車輛的質量是多少？

Answer 1

【答案】（1）半導體；

（2）當檢測區上沒有車輛時，電路中的電流應為0.67A；

（3）當壓敏電阻的電功率最大時，在檢測區上車輛的質量是1.5t

【解析】試題分析：（1）介于導體和絕緣體之間的稱為半導體，利用半導體制成的特殊電阻能夠隨外界條件而自動改變電阻值；

（2）當檢測區上沒有車輛時，由圖乙可知壓敏電阻的阻值，根據電阻的串聯和歐姆定律求出電路中的電流；

（3）根據電阻的串聯和歐姆定律表示出電路中的電流，根據P=I2R表示出壓敏電阻的電功率，然后變形表達式判斷壓敏電阻電功率最大時的阻值，根據圖象讀出檢測區上車輛的壓力，也是汽車的重力，根據G=mg求出汽車的質量．

解：（1）壓敏電阻是由半導體材料制成的；

（2）當檢測區上沒有車輛時，F=0N，由圖乙可知壓敏電阻的阻值R=220Ω，

因串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，

所以，電路中的電流：

I==≈0.67A；

（3）由電路圖可知，定值電阻R0與壓敏電阻R串聯，

所以，電路中的電流：I=，

壓敏電阻的電功率：

PR=I2R=（）2R====，

當R=R0=110Ω時，壓敏電阻消耗的電功率最大，

由圖象可知，在檢測區上車輛產生的壓力F=1.5×104N，

因水平面上物體的壓力和自身的重力相等，

所以，由G=mg可得，在檢測區上車輛的質量：

m====1.5×103kg=1.5t．

答：（1）半導體；

（2）當檢測區上沒有車輛時，電路中的電流應為0.67A；

（3）當壓敏電阻的電功率最大時，在檢測區上車輛的質量是1.5t．