题目内容
【题目】图甲为某型号电子秤,其原理结构如图乙所示,R0为定值电阻;R是压敏电阻,其阻值随所受压力F变化的关系如图丙所示.改写电压表(量程为3V)的表盘数值后可直接读出所称量物体的质量,设踏板的质量为5kg,电源电压保持9V不变,g取10N/kg.
(1)空载时,电压表的示数为1V,求R0的阻值.
(2)该电子秤的量程是多大?
(3)如果保持电子秤结构和电压表量程不变,只在电路中增加一个电阻,使电子秤的量程变为110kg,计算说明应使用多大的电阻?如何连接?
【答案】(1)30Ω;(2)90kg;(3)40Ω
【解析】试题分析:
(1)踏板对压敏电阻的压力F等于踏板的重力,根据即可求出压力F的大小;再由图丙读出压力F对压敏电阻的阻值,然后根据串联电路电压的特点和欧姆定律求出电路中的电流,再根据欧姆定律的变形公式即可求出R0的阻值.
(2)电子称的质量最大时对应的电压表量程最大值,此时定值电阻两端的电压为3 V,根据欧姆定律求出电路中的电流,利用串联电路的电压特点和欧姆定律求出压敏电阻的阻值,由图乙读出压敏电阻受到的压力即为踏板和最大称量的重力之和,再根据求出该电子秤的量程.
(3)因为保持电子秤结构和电压表量程不变,可以求出通过R0的电流,由电子秤的量程变为110 kg,可以通过丙图算出R的电阻,即为可以算出电阻R两端的电压,通过电压的关系,可以判断出接入电阻的连接方式与阻值.
试题解析:
(1)空载时电子秤所受压力为踏板的重力: ,由丙图可知,此时R=240 Ω,电压表的示数为1 V,根据串联电路电压关系,
R两端的电压: ,所以通过R的电流:
所以R0的阻值: .
(2))电子称的质量最大时对应的电压表量程最大值,此时电路中的电流:
,所以电阻R为: ,
由丙图可知,此时压力F=900 N,
所以最大量程为: .
(3)使电子秤的量程变为110 kg时,对应的压力为:
,
由图像可知,此时电阻R=20 Ω,电压表量程不变,
则所以通过R0的电流: ,
此时电阻R两端电压: ,
因为电源电压为9 V,所以应该串联一个电阻,分走电压:
,
所以增加的电阻: .