解答题有一种测量质量的电子秤,图甲是其原理示意图,其中踏板上放置物体,压力传感器R的电阻值会随所受压力大小发生变化,杠杆ABO可绕O点转动,电压表的量程为0-3V(可显示质量大小).已知AO:BO=5:1,电阻R0=60Ω,压力传感器R表面能承受的最大压强为2×106Pa,压杆与压力传感器的接触面积为2cm2,压力传感器R的电阻随所受压力变化的图象如图乙所示.设踏板和杠杆组件的质量可以忽赂不计,电源电压恒定不变,(g取10N/kg)求:
(1)该压力传感器能承受的最大压力多大?
(2)该秤所能称量的最大质量是多少?
(3)若要求该秤达到最大称量时,电压表的示数也达到最大值,则电源电压为多少?
网友回答
解:(1)压力传感器能承受的最大压力:
F大=p大s=2×106Pa×2×10-4m2=400N;
(2)当传感器承受最大压力时,踏板所称量的质量为最大值
F大×OA=mg×OB
∴;
(3)当该秤达到最大称量时,传感器承受压力最大,此时由图象可知:R=60Ω,U0=3V,
因为两电阻串联并且电阻值相等,所以:UR=U0=3V,所以电源电压为U=UR+U0=6V;
答:(1)该压力传感器能承受的最大压力为400N;
(2)该秤所能称量的最大质量是200kg;
(3)若要求该秤达到最大称量时,电压表的示数也达到最大值,则电源电压为6V.解析分析:①知道能承受的最大压强由压强公式求最大压力;②OB、OA为两个力臂,知道能承受的最大压力利用杠杆平衡条件可求所能称量的最大质量;③由图象知道压力传感器能承受的最大压力为400N时R=60Ω,根据串联分压关系求解.点评:本题用到了重力公式、压强公式、杠杆平衡条件、串联特点,还要求从图象搜集信息,所以要灵活运用公式.