Question

图甲是某种压力秤原理示意图，电压表（量程为0-3V）可对应显示压力的大小，已知R0=100Ω．电源电压U=4.5V

图甲是某种压力秤原理示意图，电压表（量程为0-3V）可对应显示压力的大小，已知R0=100Ω．电源电压U=4.5V保持不变，压力传感器R的阻值随所受的压力变化的图象如图乙．（设踏板的重力忽略不计）（1）当一个重力大小为600N的中学生站在压力秤上时，电压表的示数为多少伏特？（2）此时电路所消耗的总功率为多少瓦特？（3）此压力秤能承受的最大压力？

Answer 1

（1）由R-F图象知，当压力F=600N时，压力传感器的电阻R=150Ω，
则此时电路电流I=

U

R+R0

=

4.5V

150Ω+100Ω

=0.018A，
定值电阻两端电压，即电压表示数U_V=U₀=IR₀=0.018A×100Ω=1.8V；
（2）此时电路消耗的总功率P=UI=4.5V×0.018A=0.081W；
（3）当电压表达到3V时，压力秤达到最大压力；
因为串联电路电阻两端电压之比等于电阻之比，即：

3V

1.5V

=

R0

R′

=

100Ω

R′

R′=50Ω；
根据图乙可知，当R′=50Ω时，F_max=1200N．
答：（1）当一个重力大小为600N的中学生站在压力秤上时，电压表的示数为1.8V；
（2）此时电路所消耗的总功率为0.081W；
（3）此压力秤能承受的最大压力为1200N．