Question

如图甲是某电子秤的原理示意图．电压表量程为0～3V（可对应显示质量大小）．已知电阻R0=60Ω．压力传感器

如图甲是某电子秤的原理示意图．电压表量程为0～3V（可对应显示质量大小）．已知电阻R0=60Ω．压力传感器R的阻值随所受压力变化的图象如图乙所示，压力传感器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是2cm2．设托盘和压杆的质量可以忽略不计，电源电压恒定不变．试求：（1）该压力传感器能承受的最大压力；（2）若要求传感器受到最大压力时，电压表的示数达到最大值，则电源电压是多大？（3）通过计算判断电子秤的刻度是否均匀．

Answer 1

（1）F=PS=2×10⁶Pa×2×10^-4m²=400N
答：该压力传感器能承受的最大压力为400N．
（2）I=

U0

R0

＝

3V

60Ω

＝0.05A
R_总=R₀+R=60Ω+60Ω=120Ω
U=IR_总=0.05A×120Ω=6V
答：电源电压是6V．
（3）①当m=0kg时，F=mg=0N；
R=300Ω
R_总=R₀+R=60Ω+300Ω=360Ω
I=

U

R总

=

6V

360Ω

=

1

60

A
U₀=IR₀=

1

60

A×60Ω=1V；

②当m=10kg时，F=mg=10kg×10N/kg=100N
R=240Ω
R_总=R₀+R=60Ω+240Ω=300Ω
I=

U

R总

＝

6V

300Ω

＝ 0.02A
U₀=IR₀=0.02A×60Ω=1.2V；

③当m=20kg时，F=mg=20kg×10N/kg=200N
R=180Ω
R_总=R₀+R=60Ω+180Ω=240Ω
I=

U

R总

＝

6V

240Ω

＝ 0.025A
U₀=IR₀=0.025A×60Ω=1.5V；
分析三次计算的数据可知电压表示数和所测质量不成正比，所以电子秤的刻度是不均匀的．