题目内容
有一种测量人的体重和身高的电子秤,其测体重部分的原理图如图C-1中的虚线框所示,它主要由三部分构成:踏板和压力杠杆ABO,压力传感器R(电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻),显示体重大小的仪表A(实质是电流表).其中AO∶BO=5∶1,压力传感器表面能承受的最大压强为2×106Pa,且已知压力传感器R的电阻与所受压力的关系如表C-1所示.
设踏板和杠杆组件的质量可以忽略不计,接通电源后,压力传感器两端的电压恒为4.68V,取g=10N/kg.请回答:
(1)该秤零起点(即踏板空载时)的刻度线应标在电流表刻度盘多少毫安处;
(2)如果某人站在该秤踏板上,电流表刻度盘的示数为20mA,这个人的体重是多少;
(3)若压杆与压力传感器之间的接触面积是2cm2,则该秤的最大称量值是多少?(提示:当FAO?=GBO?时杠杆平衡)
(1)依题知,电子秤空载时,压力传感器受到的压力F1=0,由表可知,此时压力传感器的电阻为R1=300Ω,
电路中的电流为I1==0.0156A=15.6mA
所以,该秤的零起点的刻度线应标在电流表刻度盘的15.6mA处.
(2)当电流表刻度盘的读数为I2=20mA时,压力传感器的电阻为 R2==234Ω
由表中的数据可以看出,压力随电阻的变化是线性的.设此时的压力为F2,列比例关系有
解得F2=110N.
设该人体重为G,压杆受到传感器向上的支持力,其大小为F2,由杠杆的平衡条件有F2?=G?
解得 G==110×=550(N).
(3)传感器能承受的最大压力Fmax=PS=2×106Pa×2×10-4m2=400N.
设踏板上能称量的最大重力为Gmax,由力的相互作用关系和杠杆平衡条件有Fmax?=Gmax?
Gmax==400×N=2000N,所以mmax=200kg.
【试题分析】
练习册系列答案
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有一种测量人的体重和身高的电子秤,其测体重部分的原理图如图中的虚线框所示,它主要由三部分构成:踏板和压力杠杆ABO,压力传感器R(电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻),显示体重大小的仪表A(实质是电流表).其中,压力传感器R表面能承受的最大压强为2×106Pa,且已知压力传感器R的电阻与所受压力的关系如下表所示.
设踏板和杠杆组件的质量可以忽略不计,接通电源后,压力传感器两端的电压恒为4.5V.请回答:
(1)该秤零起点(即踏板空载时)的刻度线应标在电流表刻度盘多少毫安处?
(2)如果某人站在该秤踏板上,电流表刻度盘的示数为20mA,此人的质量是多少?
(3)若压杆与压力传感器之间的接触面积是2cm2,则该秤的最大称量值是多少?
压力 | O | 50 | 100 | 150 | 200 | 250 | 300 | … |
电阻 | 300 | 270 | 240 | 210 | 180 | 150 | 120 | … |
(1)该秤零起点(即踏板空载时)的刻度线应标在电流表刻度盘多少毫安处?
(2)如果某人站在该秤踏板上,电流表刻度盘的示数为20mA,此人的质量是多少?
(3)若压杆与压力传感器之间的接触面积是2cm2,则该秤的最大称量值是多少?