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电子地磅在实际生活中用途越来越广,某常用的电子地磅的一种工作电路简化如图所示,显...

电子地磅在实际生活中用途越来越广,某常用的电子地磅的一种工作电路简化如图所示,显示质量大小的仪表V(实质是电压表)。

 

为了探究电子地磅的奥秘,小李在实验室找到了电源电压为6V的电源,一个定值电阻R0,一个压敏电阻,其说明书上写着电阻R的阻值与所受压力F变化的关系部分数据如下表所示。

压力F/N

0

1

3

5

7

10

电阻R

50

40

25

15

10

5

 

 

他按照如图(1)连接了地磅工作原理的电路。闭合开关后,他将厚度不计,重1N,底面积为50cm2,装有8cm深水的直柱形容器置于压敏电阻上,如图(2)甲所示,读出电压表此时示数为3V。他又用一根轻质细线系了一个小球,将球浸没在水中静止且不接触烧杯的底和侧壁,如图(2)乙,读出电压表示数为3.6V;他轻轻将球放下,如图(2)丙,读出电压表示数为4.5V。求:

(1)小球未放入时,水对容器底部的压力;

(2)电阻R0的阻值;

(3)小球的密度为多少?

 

(1) 4N;(2) 15Ω;(3) 2.5103kg/m3 【解析】 (1)小球未放入时,水对容器底部的压强 p=gh=1.0103kg/m310N/kg0.08m=800Pa 水对容器底部的压力 F=pS=800Pa5010-4m2=4N 水对容器底部的压力为4N。 (2) 因直柱形容器中水对容器底的压力等于水的重力,所以容器内水的重力 G水=F=4N 则小球未放入压敏电阻受到的压力 F=G水+G容=4N+1N=5N 由表格数据可知,压敏电阻的阻值R=15Ω,此时电压表的示数U0=3V,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,压敏电阻两端的电压 UR=U-U0=6V-3V=3V 因串联电路中各处的电流相等,所以,电路中的电流 I== 即 = 解得R0=15Ω。 (3) 小球浸没在水中静止且不接触烧杯的底和侧壁时,电压表示数U0′=3.6V,此时压敏电阻两端的电压 UR′=U- U0′=6V-3.6V=2.4V 此时电路中的电流 I′== 即 = 解得R′=15Ω,由表中数据可知,压敏电阻受到的压力F′=7N,因水对小球的浮力和小球对水的压力是一对相互作用力,所以,压敏电阻受到的压力 F=G水+G容+F浮=4N+1N+F浮=7N 解得F浮=2N,因物体浸没时排开水的体积和自身的体积相等,所以,由F浮=gV排可得,小球的体积 V=V排= 他轻轻将球放下时,电压表示数U0"=4.5V,此时压敏电阻两端的电压 UR"=UU0"=6V-4.5V=1.5V 此时电路中的电流 I"==即= 解得R"=5Ω,由表中数据可知,压敏电阻受到的压力F"=10N,因此时压敏电阻受到的压力等于容器和水、小球的重力之和,所以 F"= G水+ G容+G=4N+1N+G=10N 解得G=5N,则小球的密度 ===ρ水=1.0103kg/m3=2.5103kg/m3 小球的密度为2.5103kg/m3。 答:(1)小球未放入时,水对容器底部的压力为4N; (2)电阻R0的阻值为15Ω; (3)小球的密度为2.5103kg/m3。  
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甲、乙两地相距40km,在甲、乙两地之间沿直线架设了两条输电线,已知每条输电线每千米的电阻为0.2Ω.现输电线在某处发生了短路,为确定短路位置,枪修员进行了如下操作:在甲地利用电源(电压恒为6v)、定值电阻Ro(阻值为20Ω)、电压表(量程为0~3V)以及开关等与输电线组成了一个检测电路(如图所示,电压表未画出):闭合开关后,电压表示数为2V;解答如下问题:

(1)根据题意判定电压表的连接位置,将它接入检测电路;

(2)计算出短路位置离甲地的距离。

 

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压力/N

3

6

10

15

20

R0阻值/Ω

24

20

14

6

4

 

 

(1)当电流表示数为0.2A时,台秤的示数为多少N

(2)如图乙所示,在该台秤上放置一个重为25N的均匀柱体A,并用一根轻质不可伸长的细线绕过定滑轮(不计摩擦)将AB相连,B是重为15N、高为12cm,且底面积SB=100cm2的均匀柱体,将B置于足够高的薄壁柱形容器中(该薄壁柱形容器底面积S=200cm2)。B与薄壁容器底部无挤压,则此时电流表相应的读数为多少?

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1)定值电阻R0多大?

2)最大载重时,该模拟电路的电流表示数多大?

3)小华觉得最大称量时,该模拟电路的电流表示数应该过满量程的一半,则应选择定值电阻:R220欧、R35欧和R41欧中哪个替换R0,替换后,最大称量时,电流表示数多大?

 

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如图所示的电路图,R1是阻值为 20Ω的定值电阻,R2为滑动变阻器,其上标有“80Ω  3A”的字样,两电流表量程均为 0~3A,灯泡上标有“6V  3W”的字样。当只闭合开关 S 时,灯泡恰好正常工作(不考虑温度对灯丝电阻的影响),求:

1)灯泡正常工作时的电阻;

2)电源电压;

3)开关 SS1S2 均闭合时,在保证电路安全的情况下,R2所消耗电功率的变化范围。

 

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如图甲所示,电源电压不变,为定值电阻,为滑动变阻器,已知的阻值为.当闭合开关、断开,将滑动变阻器滑片由一端移动到另一端时,电压表示数与变阻器连入电路的阻值变化图象如图乙所示,电流表的最小示数为;当闭合开关、断开,将滑动变阻器滑片由一端移动到另一端时,得到电流表示数与连入电路的总电阻的阻值变化图象如图丙所示,求:

(1)电源电压;

(2)图乙中,电压表示数的最大值?

 

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