图*为某型号电子秤,其原理结构如图乙所示,R0为定值电阻;R是压敏电阻,其阻值随所受压力F变化的关系如图*所示...
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图*为某型号电子秤,其原理结构如图乙所示,R0为定值电阻;R是压敏电阻,其阻值随所受压力F变化的关系如图*所示.改写电压表(量程为3V)的表盘数值后可直接读出所称量物体的质量,设踏板的质量为5kg,电源电压保持9V不变,g取10N/Kg.
(1)空载时,电压表的示数为1V,求R0的阻值.
(2)该电子秤的量程是多大?
(3)如果保持电子秤结构和电压表量程不变,只在电路中增加一个电阻,使电子秤的量程变为110kg,计算说明应使用多大的电阻?如何连接?
【回答】
考点: | 欧姆定律的应用;串联电路的电流规律;串联电路的电压规律;电阻的串联 |
专题: | 计算题;压轴题;电路和欧姆定律;图像综合题. |
分析: | (1)根据G=mg求出空载时踏板的重力,由图乙得出对应压敏电阻的阻值,根据串联电路的电压特点求出压敏电阻两端的电流,利用欧姆定律和串联电路的电流特点求出电路中的电流,再根据欧姆定律求出R0的阻值; (2)电子称的质量最大时对应的电压表量程最大值,此时定值电阻两端的电压为3V,根据欧姆定律求出电路中的电流,利用串联电路的电压特点和欧姆定律求出压敏电阻的阻值,由图乙读出压敏电阻受到的压力即为踏板和最大称量的重力之和,再根据G=mg求出该电子秤的量程; (3)先求出最大称量为110kg时压敏电阻受到的压力,再由图乙读出压敏电阻的阻值,利用欧姆定律求出电路中的总电阻,最后根据串联电路的电阻特点求出所需串联电阻的阻值. |
解答: | 解:(1)空载时,踏板的重力为: G=mg=5kg×10N/kg=50N, 由*图可知,此时压敏电阻的阻值R=240Ω, ∵串联电路中总电压等于各分电压之和, ∴压敏电阻两端的电压: UR=U﹣U0=9V﹣1V=8V, ∵串联电路中各处的电流相等, ∴根据欧姆定律可得,电路中的电流: I1===A, R0的阻值: R0===30Ω; (2)电子称的质量最大时对应的电压表量程最大值,此时定值电阻两端的电压为3V, 此时电路中的电流: I2===0.1A, 压敏电阻两端分得的电压: UR′=U﹣U0′=9V﹣3V=6V, 压敏电阻的阻值: R′===60Ω, 由*图可知,此时压敏电阻受到的压力为950N, 该电子秤的量程: mmax===90kg; (3)当电子称的量程变为110kg时, G′=m'g=110kg×10N/kg=1100N, 压敏电阻受到的压力为1100N+50N=1150N,由图乙可知压敏电阻R″=20Ω, 此时电路中的总电阻: R总===90Ω, ∵串联电路中的总电阻等于各分电阻之和, ∴R加=R总﹣R0﹣R″=90Ω﹣30Ω﹣20Ω=40Ω, 要使电子称的量程变为110kg,应串联一个40Ω的电阻. 答:(1)R0的阻值阻值为30Ω; (2)该电子秤的量程是90kg; (3)要使电子称的量程变为110kg,应串联一个40Ω的电阻. |
点评: | 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律及其变形公式的灵活运用,关键是正确分析电路图和从图象中得出相关的信息,要注意计算时要考虑踏板的压力. |
知识点:欧姆定律
题型:计算题
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