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如图甲是某电子秤的原理示意图.电压表量程为0~3V(可对应显示质量大小).已知电阻R=60Ω.压力传感器R的阻值随所受压力变化的图象如图乙所示,压力传感器表面能承受的最大压强为2×106Pa,压杆与压力传感器的接触面积是2cm2.设托盘和压杆的质量可以忽略不计,电源电压恒定不变.试求:
(1)该压力传感器能承受的最大压力;
(2)若要求传感器受到最大压力时,电压表的示数达到最大值,则电源电压是多大?
(3)通过计算判断电子秤的刻度是否均匀.
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答案:
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)电阻R和串联在电路中,传感器受到最大压力时,电压表的示数为3V,根据欧姆定律可计算电路电流,结合串联电路电流和电阻特点可计算电源电压是多大. (3)分别计算不同质量时电压表的示数,分析所得数据是否成比例判断电子秤的刻度是否均匀. 解答: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)I= R总=R+R=60Ω+60Ω=120Ω U=IR总=0.05A×120Ω=6V 答:电源电压是6V. (3)①当m=0kg时,F=mg=0N; R=300Ω R总=R+R=60Ω+300Ω=360Ω I===A U=IR=A×60Ω=1V; ②当m=10kg时,F=mg=10kg×10N/kg=100N R=240Ω R总=R+R=60Ω+240Ω=300Ω I= U=IR=0.02A×60Ω=1.2V; ③当m=20kg时,F=mg=20kg×10N/kg=200N R=180Ω R总=R+R=60Ω+180Ω=240Ω I= U=IR=0.025A×60Ω=1.5V; 分析三次计算的数据可知电压表示数和所测质量不成正比,所以电子秤的刻度是不均匀的.
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