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2×10
6Pa,压杆与压力传感器的接触面积是2cm
2.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.
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.