题目内容

如图所示为某种电子秤的原理示意图,AB为一均匀的滑线电阻,阻值为R,长度为L,两边分别有两个滑动头,可在竖直绝缘光滑的固定杆MN上保持水平状态而上下自由滑动,弹簧处于原长时,刚好指着A端,与托盘固定相连,若间出现电压时,该电压经过放大,通过信号转换后在显示屏上将显示物体重力的大小.已知弹簧的劲度系数为k,托盘自身质量为,电源电动势为E,内阻不计,当地的重力加速度为g.(假设弹簧的拉力等于物体的重力)求;

(1)托盘上未放物体时,在托盘自身重力作用下,离A的距离

(2)托盘上放有质量为m的物体时,离A的距离

答案:略
解析:

思路分析:托盘的移动带动移动,使间出现电势差,电势差的大小反映了托盘向下移动距离的大小,由于R为均匀的滑线电阻,则其阻值与长度成正比.

(1)由力的平衡知识知:,解得

(2)放上重物重新平衡后:,解得

答案:(1)  (2)

变式:上题中,在托盘上未放物体时通常先校准零点,其方法是:调节,使A的距离也为,从而使间的电压为零.校准零点后,将物体m放在托盘上,试推导出物体质量m间的电压U之间的函数关系式.

思路分析:由闭合电路欧姆定律知

由部分电路欧姆定律:

,其中x间的距离,间的电阻,则

联立解得:

答案:

规律技巧总结:在有关力电传感器的计算中,必然涉及电路计算,注意欧姆定律及分压原理的应用.


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