题目内容

14.某人设计了一种测量物体质量的电子秤,其原理图如图所示,主要由四部分构成:踏板、压力传感器R(实际上是一个阻值可随压力变化的电阻器)、显示体重的仪表G(实质上是电流表)和电源,已知踏板质量为10kg,电流表量程为3A,内阻为1Ω,电源电动势为15V,内阻为1Ω,电阻R随压力F变化的关系式为:R=24-0.01F(F和R的单位分别为N和Ω),求:(g=10m/s2).
(1)该电子秤所能测量物体的最大质量.
(2)通过计算说明该电子秤的零刻度线(即踏板空载时的刻度)应标在电流表G刻度盘的何处?

分析 本题实质上为闭合电路欧姆定律的动态分析问题的应用,要注意明确题意,找出压力与电阻的关系,再利用闭合电路欧姆定律进行分析即可.

解答 解:(1)由题意中知,F越大R阻值越小,当电路中电流达到电流表最大量程时,压力最大,故电路中最大电流为2A,则电路中总电阻R=$\frac{E}{{I}_{m}}$=$\frac{12V}{2A}$=6Ω,则压力传感器的接入电阻为R=6-1-1=4Ω,根据电阻R随压力F变化的函数式为R=30-0.01F,则最大测量压力为2600N;则所测最大体重为260kg;
(2)当压力为零时,压力传感器的电阻为30Ω,则电路中电I0=$\frac{E}{r+R+{R}_{A}}$=$\frac{12V}{32Ω}$=0.375A,故零刻度在0.375A处;
答:(1)该秤能测量的最大体重为260kg.
(2)通过计算,得出该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘的0.375A刻度处

点评 本题考查闭合电路的欧姆定律的应用,要注意正确审题,然后构建正确的物理模型,即可顺利求解.

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