(2010•威海)小明设计了一个测量物体质量的“电子托盘秤”,如图是其原理的示意图,其中托盘上放置物体时,压力传感器R&

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  • 解题思路:(1)知道能承受的最大压强由压强公式求最大压力;

    (2)电压表测量电阻R0两端的电压,已知杆秤到最大称量时,电阻R0两端的电压,从表格上可以看出此时压力传感器的电阻,根据公式I=[U/R]可求电路电流,此时电阻R0和R串联,根据公式U=IR可求电源电压.

    (3)根据欧姆定律先求出当电压表示数为1V时电路电流,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,再根据杠杆平衡条件求出物体的重力,进一步求出质量.

    (1)压力传感器能承受的最大压力:

    F=ps=2×106Pa×2×10-4m2=400N;

    (2)杆秤到最大称量时,电阻R0两端的电压U0=3V,

    由表格可知,此时压力传感器的电阻R=50Ω,

    电路中的电流I=

    U0

    R0=[3V/100Ω]=0.03A,

    电源电压U=I(R0+R)=0.03A×(100Ω+50Ω)=4.5V.

    (3)当电压表示数为1V时,电路中电流I1=

    U1

    R0=[1V/100Ω]=0.01A,

    压力传感器两端的电压UR=U-U1=4.5V-1V=3.5V,

    压力传感器的电阻R=

    UR

    I1=[3.5V/0.01A]=350Ω,

    由图象可知压力传感器受到的压力F=100N,

    根据杠杆平衡条件得:F×OA=G×OB,

    G=[F•OA/OB]=100N×3=300N,

    所以托盘上物体的质量m=[G/g]=[300N/10N/kg]=30kg.

    答:(1)该压力传感器能承受的最大压力为400N.

    (2)电源电压为4.5V.

    (3)当电压表的示数为1V时,托盘上被测物体的质量为30kg.

    点评:

    本题考点: 欧姆定律的应用;杠杆的平衡条件;电压表的使用.

    考点点评: 本题考查了学生对重力公式、压强公式、杠杆平衡条件、串联电路的电压特点、欧姆定律的了解与掌握,关键是能从表格得出需要的信息和灵活的运用公式.

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