Question

【题目】喜爱物理的小夏发明了一个简易台秤，其内部电路图如图甲所示，其中R0为压敏电阻，它的阻值随所受压力的增大而减小，如表格所示，电流表的表盘被改装为台秤的示数。当电流表的示数达到最大值时，台秤达到称量的最大值。若电源电压为6V，电流表的量程为0~0.6A，定值电阻R的阻值为6Ω。求：

压力/N	3	6	10	15	20
R0阻值/Ω	24	20	14	6	4

(1)当电流表示数为0.2A时，台秤的示数为多少N？

(2)如图乙所示，在该台秤上放置一个重为25N的均匀柱体A，并用一根轻质不可伸长的细线绕过定滑轮（不计摩擦）将A与B相连，B是重为15N、高为12cm，且底面积SB=100cm2的均匀柱体，将B置于足够高的薄壁柱形容器中（该薄壁柱形容器底面积S容=200cm2）。B与薄壁容器底部无挤压，则此时电流表相应的读数为多少？

(3)若足够高的薄壁柱形容器重为6N，则在第(2)问的基础上，向薄壁容器中缓慢加入一定量的水，为了保证电路的安全，该薄壁柱形容器对支持面的最大压强是多少Pa？

Answer 1

【答案】(1)3N；(2)0.3A；(3)1300Pa

【解析】

(1)由欧姆定律可得

解得，分析表格数据可知此时台秤示数为3N。

(2)B与薄壁容器底部无挤压，说明绳子的拉力等于B的重力，取A受力分析则有

变形可得

通过查询表格可知此时压敏电阻的阻值为，由欧姆定律可得

(3)回路中最大电流为0.6A，由欧姆定律可得

可求得 ，查数据表格可知台秤能够承受的最大压力。取A受力分析，设绳子拉力为，由力的平衡条件可得

变形可得绳子最小拉力

取B受力分析，受到向上的拉力、浮力和向下的重力，由平衡条件可得

变形可得

由阿基米德原理可知，则有

物体B的底面积

设液体深度为h，则有

薄壁柱形容器底部水的压强

柱形容器的底面积

水对柱形容器底部的压力

柱形容器对水平桌面的压力

该薄壁柱形容器对支持面的最大压强

答：(1)台秤示数为3N。

(2)此时电流表相应的读数为0.3A。

(3)该薄壁柱形容器对支持面的最大压强是1300Pa。