圖*爲某型號電子秤,其原理結構如圖乙所示,R0爲定值電阻;R是壓敏電阻,其阻值隨所受壓力F變化的關係如圖*所示...
問題詳情:
圖*爲某型號電子秤,其原理結構如圖乙所示,R0爲定值電阻;R是壓敏電阻,其阻值隨所受壓力F變化的關係如圖*所示.改寫電壓表(量程爲3V)的錶盤數值後可直接讀出所稱量物體的質量,設踏板的質量爲5kg,電源電壓保持9V不變,g取10N/Kg.
(1)空載時,電壓表的示數爲1V,求R0的阻值.
(2)該電子秤的量程是多大?
(3)如果保持電子秤結構和電壓表量程不變,只在電路中增加一個電阻,使電子秤的量程變爲110kg,計算說明應使用多大的電阻?如何連接?
【回答】
考點: | 歐姆定律的應用;串聯電路的電流規律;串聯電路的電壓規律;電阻的串聯 |
專題: | 計算題;壓軸題;電路和歐姆定律;圖像綜合題. |
分析: | (1)根據G=mg求出空載時踏板的重力,由圖乙得出對應壓敏電阻的阻值,根據串聯電路的電壓特點求出壓敏電阻兩端的電流,利用歐姆定律和串聯電路的電流特點求出電路中的電流,再根據歐姆定律求出R0的阻值; (2)電子稱的質量最大時對應的電壓表量程最大值,此時定值電阻兩端的電壓爲3V,根據歐姆定律求出電路中的電流,利用串聯電路的電壓特點和歐姆定律求出壓敏電阻的阻值,由圖乙讀出壓敏電阻受到的壓力即爲踏板和最大稱量的重力之和,再根據G=mg求出該電子秤的量程; (3)先求出最大稱量爲110kg時壓敏電阻受到的壓力,再由圖乙讀出壓敏電阻的阻值,利用歐姆定律求出電路中的總電阻,最後根據串聯電路的電阻特點求出所需串聯電阻的阻值. |
解答: | 解:(1)空載時,踏板的重力爲: G=mg=5kg×10N/kg=50N, 由*圖可知,此時壓敏電阻的阻值R=240Ω, ∵串聯電路中總電壓等於各分電壓之和, ∴壓敏電阻兩端的電壓: UR=U﹣U0=9V﹣1V=8V, ∵串聯電路中各處的電流相等, ∴根據歐姆定律可得,電路中的電流: I1===A, R0的阻值: R0===30Ω; (2)電子稱的質量最大時對應的電壓表量程最大值,此時定值電阻兩端的電壓爲3V, 此時電路中的電流: I2===0.1A, 壓敏電阻兩端分得的電壓: UR′=U﹣U0′=9V﹣3V=6V, 壓敏電阻的阻值: R′===60Ω, 由*圖可知,此時壓敏電阻受到的壓力爲950N, 該電子秤的量程: mmax===90kg; (3)當電子稱的量程變爲110kg時, G′=m'g=110kg×10N/kg=1100N, 壓敏電阻受到的壓力爲1100N+50N=1150N,由圖乙可知壓敏電阻R″=20Ω, 此時電路中的總電阻: R總===90Ω, ∵串聯電路中的總電阻等於各分電阻之和, ∴R加=R總﹣R0﹣R″=90Ω﹣30Ω﹣20Ω=40Ω, 要使電子稱的量程變爲110kg,應串聯一個40Ω的電阻. 答:(1)R0的阻值阻值爲30Ω; (2)該電子秤的量程是90kg; (3)要使電子稱的量程變爲110kg,應串聯一個40Ω的電阻. |
點評: | 本題考查了串聯電路的特點和歐姆定律及其變形公式的靈活運用,關鍵是正確分析電路圖和從圖象中得出相關的資訊,要注意計算時要考慮踏板的壓力. |
知識點:歐姆定律
題型:計算題