Question

某電子天平原理圖如圖所示，A為托盤，R 為滑動變阻器，滑片P通過一個連桿固定在彈簧上．當托盤中放上物體時，滑片向下滑動到某位置，從質量表上可讀出所放物體的質量．當托盤中不放物體時，滑片在R的最上端．已知R₀=5Ω，R的最大阻值為25Ω，電源電壓為3V且保持不變，圖中的質量表相當于電流表．試求：
（1）當所測質量達到最大值時，電路中的電流是多少？
（2）不測質量時，通電5min，滑動變阻器R消耗的電能是多少？

Answer 1

解：（1）測最大質量時，滑片P在R的最下端，電路為R₀的簡單電路，
根據歐姆定律可得，電路中的電流：
I===0.6A；
（2）不測質量時，滑片P在R的最上端，R與R₀串聯，
∵串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，
∴電路中的電流：
I_串===0.1A，
變阻器消耗電能：
W=I_串²Rt=（0.1A）²×25Ω×5×60s=75J．
答：（1）當所測質量達到最大值時，電路中的電流是0.6A．
（2）不測質量時，通電5min，滑動變阻器R消耗的電能是75J．
分析：（1）測最大質量時，滑片P在R的最下端，電路為R₀的簡單電路，根據歐姆定律求出電路中的電流；
（2）不測質量時，R₀與滑動變阻器的最大阻值串聯，根據電阻的串聯和歐姆定律求出電路中的電流，再根據W=UIt=I²Rt求出滑動變阻器R消耗的電能．
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，關鍵是知道質量達到最大和不測量時電路的連接情況．