图甲所示是某电子秤原理图。托盘与弹簧相连,滑片P固定在弹簧上并能随弹簧的伸缩上下滑动,R是一根长x₀=10 cm的均匀电阻丝。空盘时,滑片P位于R的最上端,称量最大值时,滑片P位于R的最下端。R最大阻值R_m=40Ω,电源电压恒为3 V。请完成以下问题解答：

(1)图甲中的“质量表”用　　　　　　　表改装;R₀在电路中的作用是　　　　　　　　　　;

(2)空盘时,闭合开关S,电路电流为0.3 A,求R₀的阻值;

(3)称量最大质量时,求电路消耗的总功率;

(4)已知该弹簧压缩的长度ΔL与所受压力F的关系如图乙所示。开关S闭合后,在托盘中放入重为G的物体时(G<50 N),求R接入电路的阻值(结果用含G、x₀、R_m的代数式表示)。

答案

本题考查动态电路的相关知识。

(1)由图甲分析可知,质量表串联在电路中,应为电流表;R₀在电路中,可以避免当空盘时,电路中电阻过小,会造成电流过大,起到保护电路的作用;

(2)当空盘时,R=0,根据电路中只有R₀,利用欧姆定律公式即可计算出R₀阻值的大小;

(3)电路消耗的总功率P==;

(4)根据图乙可计算出,每增加1 N,弹簧压缩的长度。然后计算出增大到50 N,弹簧压缩的总长度。最后,根据连入电路中R的阻值与接入的电阻丝长度成正比的关系,计算出电阻的阻值。

答案：(1)电流　限流、保护电路、防止电路短路等亦可

(2)空盘时,R连入电路中的阻值为零。R₀的电阻为

R₀===10Ω

(3)称量最大质量时,R与R₀串联,R_总=R₀+R_m=50Ω,消耗的总功率为P===0.18 W

(4)图像表明k==cm/N,当放入重为G的物体时,弹簧被压缩的长度ΔL₁=,因为电阻丝是均匀的,连入电路中R的阻值与接入的电阻丝长度成正比,所以R=ΔL₁=×=k(k=cm/N)