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如图甲是一种电子秤的原理示意图.图中R是压力传感器(电阻会随所受压力大小发生变化

时间:2023-03-02 05:08:51

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如图甲是一种电子秤的原理示意图.图中R是压力传感器(电阻会随所受压力大小发生变化

问题补充:

如图甲是一种电子秤的原理示意图.图中R是压力传感器(电阻会随所受压力大小发生变化的可变电阻),重量不同的物体放在托盘里,通过压杆对R施加的压力不同,R的阻值和电压表的读数就发生对应改变,电压表的读数就可表示出物体的重量大小.已知电阻R0=60Ω,R的阻值随所受压力变化的图象如图乙所示,R表面能承受的最大压强为2×106Pa,压杆与R的接触面积是2cm2,如托盘和压杆的质量可以忽略不计,电源电压9V恒定不变,取g=10N/kg求:

(1)压力传感器R能承受的最大压力是多大;

(2)当电压表的示数为3V时,托盘中所放物体的质量是多少;

(3)空载和满载(R受最大压力时)两种情形R0所消耗的电功率之比.

答案:

解:(1)F=PS=2×106Pa×2×10-4m2=400N

答:该压力传感器能承受的最大压力为400N.

(2)当电压表示数为3V时,电路中电流I1===0.05A,

压力传感器两端的电压UR=U-U1=9V-3V=6V,

压力传感器的电阻R===120Ω,

由图象可知压力传感器受到的压力F=300N,即托盘上物体的重力为300N,

所以质量m===30kg.

答:托盘上物体的质量为30kg.

(3)托盘空载,R′=300Ω,

∵这时两电阻串联,R总=R1+R′=60Ω+300Ω=360Ω,

∴I′===0.025A,

∴P0′=I′2R0=(0.025A)2×60Ω=0.0375W,

托盘满载(R受最大压力时),由图象可知:传感器承受压力最大为400N,R=60Ω,

∵这时两电阻串联并且电阻值相等,

∴UR=U0=U=×9V=4.5V,

∴P0===0.3375W,

∴P0′:P0=0.0375W:0.3375W=1:9.

答:空载和满载(R受最大压力时)两种情形R0所消耗的电功率之比为1:9.

解析分析:(1)根据压强公式可计算压力传感器能承受的最大压力.

(2)根据欧姆定律先求出当电压表示数为3V时电路中的电流,压力传感器两端的电压等于电源电压减去电阻R0两端的电压,从而求出压力传感器的电阻,根据图象可知压力传感器受到的压力,从而知道托盘中所放物体的质量.

(3)由图象托盘空载时,压力为0,从图象可知R′=300Ω,再根据串联电路的特点、欧姆定律和电功率公式求出此时R0所消耗的电功率;同理根据满载压力传感器能承受的最大压力为400N时,R=60Ω,求出R0所消耗的电功率;然后它们相比即可.

点评:本题考查串联电路的特点及电阻、电压、重力、质量等的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,注意分析电路的连接,能从题目所给信息中找到有用的数据,要学会分析图象.

如图甲是一种电子秤的原理示意图.图中R是压力传感器(电阻会随所受压力大小发生变化的可变电阻) 重量不同的物体放在托盘里 通过压杆对R施加的压力不同 R的阻值和电压表的

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