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物理考题:小雯设计了一个测量物体重力的“托盘秤 .如下图是原理示意图.

2024-01-17 15:56:01信息公告650

小雯设计了一个测量物体重力的“托盘秤”,如下图是原理示意图,其中的托盘用来放置被测物体,OBA是可绕O点转动的杠杆,R1是压力传感器(其电阻值会随所受压力大小变化而变化,变化关系如下表),R0为定值电阻,显示重力大小的仪表实质是一个量程为0-3V的电压表.已知OB:OA=1:2,R0=100Ω,电源电压恒为3V(忽略托盘、杠杆及压杆的重力).q2F物理好资源网(原物理ok网)

(1)托盘上没放物体时,压力传感器R1的电阻值是________Ω,若物体重力增加,电压表的读数将________.q2F物理好资源网(原物理ok网)

(2)当托盘上放被测物体时,电压表的示数如图所示,则此时压力传感器R1上的电压是多少?此时被测物体的重力是多少?q2F物理好资源网(原物理ok网)

压力F/N050100150200250300
电阻R1300250200150100500
(3)若电源电压恒为6V,则此“托盘秤”所测物体的最大重力是多少?

试题答案

解:(1)由表格可知,当压力为0时,压力传感器的电阻为300Ω;q2F物理好资源网(原物理ok网)

当物体重力增加时,压力传感器R1的电阻值变小,串联电路的总电阻变小,根据欧姆定律可知电路中总电流变大,定值电阻两端的电压变大,即电压表的示数变大.q2F物理好资源网(原物理ok网)

(2)电压表量程为0~3V,则最小分度为0.1V,则示数U0=2V;q2F物理好资源网(原物理ok网)

由串联电路的电压规律可得:q2F物理好资源网(原物理ok网)

U1=U-U0=3V-2V=1V;q2F物理好资源网(原物理ok网)

电路中的电流为I1=I0===0.02A;q2F物理好资源网(原物理ok网)

压力传感器R1上的阻值为R1===50Ω; q2F物理好资源网(原物理ok网)

查表得:F=250N;q2F物理好资源网(原物理ok网)

由杠杆的平衡可得:GlOB=FlOAq2F物理好资源网(原物理ok网)

G===500N; q2F物理好资源网(原物理ok网)

(3)杆秤到最大称量时,电阻R0两端的电压U0′=3V,q2F物理好资源网(原物理ok网)

由串联电路的电压规律可得:q2F物理好资源网(原物理ok网)

U1′=U-U0′=6V-3V=3V;q2F物理好资源网(原物理ok网)

电路中的电流为I1′=I0′===0.03A;q2F物理好资源网(原物理ok网)

压力传感器R1上的阻值为R1′===100Ω; q2F物理好资源网(原物理ok网)

查表得:F′=200N;q2F物理好资源网(原物理ok网)

由杠杆的平衡可得:GlOB=FlOAq2F物理好资源网(原物理ok网)

G最大===400N; q2F物理好资源网(原物理ok网)

故答案为:(1)300、变大;(2)1V,500N;(3)所测物体的最大重力为400N.q2F物理好资源网(原物理ok网)

试题解析

(1)由表格可知不放物体时压力传感器的电阻值;由表可知物体重力增加时,压力传感器R1的电阻值的变化,根据欧姆定律可知电路中电流的变化,进一步可知电压表示数的变化.q2F物理好资源网(原物理ok网)

(2)根据电压表的量程和分度值读出电压表的示数,再由串联电路的电压规律可得出压力传感器两端的电压;根据欧姆定律求出电路中的电流,再由欧姆定律可求得压力传感器的电阻,则由表可查得压杆的压力,最后根据杠杆的平衡条件得出物体的重力.q2F物理好资源网(原物理ok网)

点评:本题考查了学生对杠杆平衡条件、串联电路的电压特点、欧姆定律的了解与掌握,关键是能从表格得出需要的信息和灵活的运用公式.q2F物理好资源网(原物理ok网)