解题思路:(1)由图2可知,当检测点上没有水果时压敏电阻的阻值,根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流;
(2)可以从电路的组装和器材的选择等方面提出改进的方法;
(3)根据串联电路的电压特点求出压敏电阻R两端的电压,利用P=UI表示出压敏电阻R的功率,利用题干中所给的数学知识求出压敏电阻R的最大功率,再根据P=I2R求出此时压敏电阻的阻值,由图2得出水果的压力即为水果的重力,再根据G=mg求出此时水果的质量.
(1)由图2可知,当检测点上没有水果时,R1=100Ω,
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
∴根据欧姆定律可得,此时电路中的电流:
I总=[U
R +R0=
12V/100Ω+20Ω]=0.1A;
(2)将R0改为可调电阻,如滑动变阻器、电阻箱,也可将变阻器与电流表串联连入电路,方便调节时观测;
(3)设压敏电阻R的功率最大时电流为I,
∵串联电路中总电压等于各分电压之和,
∴压敏电阻R两端的电压:
UR=U-U0=U-IR0=12-20I,
压敏电阻R的功率:
PR=URI=(12-20I)I=-20(I-0.3)2+1.8,
∴当I=0.3A时,P最大=1.8W,
此时压敏电阻R的阻值:
R′=
PR
I2=[1.8W
(0.3A)2=20Ω,
由图知R=20Ω时,F=5N,
∵G=F=5N,
∴水果质量:
m=
G/g]=[5N/10N/kg]=0.5kg.
答:(1)当检测点上没有水果时,电路中的电流是0.1A;
(2)将R0改为可调电阻,如滑动变阻器、电阻箱,也可将变阻器与电流表串联连入电路,方便调节时观测;
(3)当压力改变时,压敏电阻R的最大功率是1.8W,此时在检测点上的水果质量是0.5kg.
点评:
本题考点: 欧姆定律的应用;串联电路的电流规律;串联电路的电压规律;电功率的计算.
考点点评: 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用,关键是根据题意得出剔除水果时R0两端的电压和从图象中得出相关的信息,难点是利用数学知识求出压敏电阻R的最大功率.