問題詳情:
壓力傳感器是電子秤中的測力裝置,可視爲阻值隨壓力而變化的壓敏電阻。小剛從某廢舊電子秤上拆下一個壓力傳感器,探究其阻值與所受壓力大小(不超過250N)的關係,如圖是小剛設計的實驗電路圖。電源電壓恆定,R0爲定值電阻,R1爲壓力傳感器。
(1)連接電路時開關應 ,電路中R0的作用是 。
(2)閉合開關,發現電流表無示數,電壓表示數接近電源電壓,電路出現的故障是 ;排除故障後,逐漸增大R1受到的壓力,閉合開關,讀出電流表和電壓表的示數,計算出對應的R1的阻值,記錄如表,第5次測深時,電壓表示數爲4V.電流表示數爲0.2A.此時R1的阻值爲 歐。請根據表中的數據在圖2中畫出R1隨F變化的關係圖象。
次數 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
F/N | 0 | 50 | 100 | 150 | 200 | 250 |
R1/Ω | 60 | 50 | 40 | 30 | 10 |
(3)透過實驗探究可歸納出,R1的阻值隨壓力F大小變化的關係式爲 ,當R的阻值爲32時,R1上受到的壓力是 N,若此壓力爲壓力傳感器在電子稱正常工作時受到的壓力,則電子秤應顯示 kg。
【回答】
(1)斷開;保護電路;(2)R1斷路;20;(3)R1=60﹣0.2F;140;14。
【解析】(1)爲了保護電路,連接電路時,開關應斷開;
因爲串聯電阻起分壓作用,所以電路中串聯電阻R0是爲了保護電路;
(2)電流表無示數,電路發生斷路,電壓表等於電源電壓,則與電壓表並聯的電阻絲R1斷路;
根據歐姆定律I=知,
第5次電阻值爲:R1===20Ω;
把壓力大小作爲橫座標,把電阻大小作爲縱座標,在座標系中描點連線即可得壓敏電阻R1的阻值隨壓力F的大小變化的圖象,如圖:
(3)根據R1的阻值隨壓力F的大小變化的圖象可知,壓敏電阻R1的阻值與壓力F成一次函數關係,設它們的關係式爲R1=kF+b﹣﹣﹣﹣①。
把F=50N,R1=50Ω和F=100N,R1′=40Ω代入①式可得:
50=50k+b﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②,40=100k+b﹣﹣﹣③
聯立方程②③可得:k=﹣0.2,b=60,
所以它們的關係式爲R1=60﹣0.2F;
把R=32Ω代入R1=60﹣0.2F,即32=60﹣0.2F,
解得F=140N,
因爲壓力等於重力,所以G=F=140N,
物體的質量:m===14kg。
知識點:歐姆定律單元測試
題型:計算題