问题 计算题

小明设计了一个测量物体质量的“托盘秤”,图(甲)是其原理示意图,其中托盘上放置物体,压力传感器R的电阻值会随所受压力大小发生变化,杠杆ABO可绕0点转动,电压表的量程为O~3V(可显示质量大小).已知OB:BA=1:2,电阻R0=100Ώ.压力传感器R表面能承受的最大压力为400N,压杆与压力传感器的接触面积为2cm2,压力传感器R的电阻值随所受压力变化的图像如图(乙)所示.电源电压恒定不变,秤达到最大称量时,电压表的示数也达到最大值,托盘和杠杆组件的质量忽略不计.求:

(1)该压力传感器能承受的最大压强;

(2)电源电压;

(3)当电压表的示数为1.5V时,托盘上被测物体的质量。(g=10N/kg)

答案

(1)2×106Pa  (2分)  (2)4.5V    (3分)  (3)75Kg    (3分)

题目分析:(1)最大压强:

(2)杆秤到最大称量时,电阻R0两端的电压U0=3V,

由图象可知,此时压力传感器的电阻R=50Ω,

电路中的电流

电源电压

(3)当电压表示数为1.5V时,

电路中电流

压力传感器两端的电压

压力传感器的电阻

由图象可知压力传感器受到的压力

根据杠杆平衡条件得:

所以托盘上物体的质量

点评:本题考查压强、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,还要回分析电路的连接,能从题目所给信息中找到有用的数据,要学会分析图象.

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