有一种测量人的体重的电子秤,其测量部分的原理如图中虚线框里的内容所示.它主要有四部分构成:踏板和压力杠杆OAB(可绕O点转动)、定值电阻R
O、压力传感器R(其电阻值会随所受压力大小发生变化,变化关系如下表)、显示质量大小的仪表V(实质示一个量程为0~3V的电压表).已知OB:OA=1:4,电源电压恒为3V,忽略踏板、杠杆及压杆的重力,g取 10N/Kg.
压力F/N | | 50 | 100 | 150 | 200 | 250 | 300 |
电阻R/Ω | 300 | 250 | 200 | 150 | 100 | 50 | |
(1)当踏板空载时,电压表的示数为0.75V,求定值电阻R
的大小.
(2)当某同学站在踏板上时,电压表显示为1.2V,此时压力传感器R的阻值多大?该同学体重是多少Kg?
答案:
分析:(1)由上表可得电阻R的阻值;由图可知R与R串联,则由串联电路的电压规律可得R两端的电压,由欧姆定律可求得电路中电流,再对R由欧姆定律可求得R的阻值;
(2)由电压表示数可求得R两端的电压,则由欧姆定律可求得电路中的电流;则由欧姆定律可求得R的阻值,由上表可查得该压杆上受到的压力;再由杠杆平衡可求得人的质量.
解答:解:(1)由上表可知踏板空载时压力传感器R的阻值为300Ω;
由电路图可知,R及R串联,电压表并联在电阻R两端,因电压表示数为0.75V,则由串联电路的电压规律可求得R两端的电压U1=U-U;
则对R由欧姆定律可得:
电路中电流I==0.0075A;
则可得R的阻值为:
R==100Ω;
(2)对R由欧姆定律可得:I1==0.012A;
则此时电阻R的阻值R==150Ω;
查表可得,此时压杆上承受的压力为150N;
根据杠杆平衡条件得:F•OA=G•OB
∴G=•F=4×150N=600N.
∴人的质量:
m==60kg;
答:(1)R的阻值为100Ω;(2)人的质量为60Kg.