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有一种测量人的体重的电子秤,其测量部分的原理图如图中的虚线框所示,它主要由压力传...

有一种测量人的体重的电子秤,其测量部分的原理图如图中的虚线框所示,它主要由压力传感器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).压力传感器表面能承受的最大压强为1×107Pa,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.设踏板和压杆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4.8V,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,则该秤的仪表(电流表)量程是多少毫安?
压力F/N250500750100012501500
电阻R/Ω300270240210180150120


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(1)踏板空载时,通过表中信息可以得出电阻大小,利用欧姆定律可以求电流; (2)根据欧姆定律求出此时压力传感器的电阻值,根据表中信息得出此时作用在R上的压力,最后根据水平面上压力和自身的重力相等和G=mg求出人的质量; (3)已知能承受的最大压强,根据公式F=PS可求出压力传感器受到的最大压力,再依据表中的变化规律得出此时的阻值,根据欧姆定律求出此时电路中的最大电流,即可得出仪表(电流表)的量程. 【解析】 (1)踏板空载时电流表读数为I===0.016A=16mA; (2)当电流为20mA时,压力传感器的电阻为: R′===240Ω, 由表中信息可知压力传感器受到的压力为F=500N, 人的质量m====50kg; (3)传感器能承受的最大压力: F′=PS=1×107Pa×2×10-4m2=2000N, 分析表中的数据可以看出,压力每增加250N,电阻减小30Ω, 所以压力为2000N时,压力传感器的电阻为R″=60Ω, 此时电路中的电流I″===0.08A=80mA,即仪表(电流表)的量程为80mA. 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16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,这个人的质量为50kg; (3)若压杆与压力传感器之间的接触面积是2cm2,则该秤的仪表(电流表)量程是80毫安.
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考点分析:
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 物理量123
U/V2.53
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P/W
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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