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小雯设计了一个测量物体重力的“托盘秤”,如图甲是原理示意图,其中的托盘用来放置被测物体,OBA是可绕O点转动的杠杆,R1是压力传感器(其电阻值会随所受压力大小变化而变化,变化
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小雯设计了一个测量物体重力的“托盘秤”,如图甲是原理示意图,其中的托盘用来放置被测物体,OBA是可绕O点转动的杠杆,R1是压力传感器(其电阻值会随所受压力大小变化而变化,变化关系如下表),R0为定值电阻,V表为显示重力大小的仪表(实质是一个量程为0~3V的电压表).已知OB:OA=l:2,R0=100Ω,电源电压恒为3V(忽略托盘、杠杆及压杆的重力).
(1)托盘上没放物体时,压力传感器R1的电阻值是___Ω.
(2)当托盘上的压力增大时,压力表的示数___(填“减小”、“增大”或“不变”).
(3)当托盘上放被测物体时,电压表的示数如图乙所示,则此时压力传感器R1上的电压是多少?被测物体的重力是多少?
压力F/N | 0 | 50 | 100 | 150 | 200 | 250 | 300 |
电阻R1/Ω | 300 | 250 | 200 | 150 | 100 | 50 | 0 |
(2)当托盘上的压力增大时,压力表的示数___(填“减小”、“增大”或“不变”).
(3)当托盘上放被测物体时,电压表的示数如图乙所示,则此时压力传感器R1上的电压是多少?被测物体的重力是多少?
▼优质解答
答案和解析
(1)忽略托盘、杠杆及压杆的重力,托盘上没放物体时,压力传感器受到的压力为零,
由表格数据可知,压力传感器的阻值为300Ω;
(2)杠杆的动力臂和阻力臂不变,当托盘上的压力增大时,
由F1L1=F2L2可知,当托盘上的压力增大时,压敏电阻受到的压力增大,
由表格数据可知,压力增大时,压敏电阻受到的压力减小,电路中的总电阻减小,
由I=
可知,电路中的电流增大,
由U=IR可知,R0两端的电压增大,即电压表的示数增大;
(3)由图乙可知,电压表的量程为0~3V,分度值为0.1V,示数为U0=2V,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,此时压力传感器R1上的电压:
U1=U-U0=3V-2V=1V,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,电路中的电流:
I=
=
,即
=
,
解得:R1=50Ω,
由表格数据可知,压敏电阻受到的压力F=250N,
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,由F1L1=F2L2可得:
F•OA=G•OB,
则被测物体的重力:
G=
F=2×250N=500N.
答:(1)300;
(2)增大;
(3)此时压力传感器R1上的电压是1V,被测物体的重力是500N.
由表格数据可知,压力传感器的阻值为300Ω;
(2)杠杆的动力臂和阻力臂不变,当托盘上的压力增大时,
由F1L1=F2L2可知,当托盘上的压力增大时,压敏电阻受到的压力增大,
由表格数据可知,压力增大时,压敏电阻受到的压力减小,电路中的总电阻减小,
由I=
U |
R |
由U=IR可知,R0两端的电压增大,即电压表的示数增大;
(3)由图乙可知,电压表的量程为0~3V,分度值为0.1V,示数为U0=2V,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,此时压力传感器R1上的电压:
U1=U-U0=3V-2V=1V,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,电路中的电流:
I=
U1 |
R1 |
U0 |
R0 |
1V |
R1 |
2V |
100Ω |
解得:R1=50Ω,
由表格数据可知,压敏电阻受到的压力F=250N,
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,由F1L1=F2L2可得:
F•OA=G•OB,
则被测物体的重力:
G=
OA |
OB |
答:(1)300;
(2)增大;
(3)此时压力传感器R1上的电压是1V,被测物体的重力是500N.
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