B、D间的电流为:
根据串联电路中电流相等IAC=IBD,
联立解得:R2=35(欧)
又电路中的电流为:I=IAC=1/3(安),所以电源电压为:U=IR总≈23.3(伏)
5.(2012年“志英杯”物理竞赛)有一种测量人的体重和身高的电子秤,其测体重部分的原理如图中的虚线框所示,它主要由三部分构成:踏板和压力杠杆ABO,压力传感器R(电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻),显示体重大小的仪表A(实质是电流表)。其中AO:BO=5:1,压力传感器R表面能承受的最大压强为2×106Pa,且已知压力传感器R的电阻与所受压力的关系如下表所示。
压力F/N 电阻R/Ω 0 300 50 270 100 240 150 210 200 180 250 150 300 120 ? ? 设踏板和杠杆组件的质量可以忽略不计,接通电源后,压力传感器两端的电压恒为4.8V。请回答: (1)踏板空载时,电流表读数是多少A?
(2)若压杆与压力传感器之间的接触面积是2×10-4m2,则该秤的最大称量值是多少?
(3)为了把电流表A的表盘改装成电子秤表盘,我们需要确定踏板上人的体重G与电流表的示数
I的关系。请你写出这个关系式
解:(1)空载时,电流为I=U/R=4.8V/300Ω=0.016A (2分)
(2)压力传感器受到的最大压力为F=PS=2×106Pa×2×10-4m2=400N,则踏板上受到的最大称量为G×LBO=F×LAO,即:G/F=LOA/LOB,G/400N=5/1,解得G=2000N。 (2分) (3)设电路中电流为I时,则此时其电阻为R=U/I=4.8/I,因为表格中压力与电阻是呈线性关系,所以F/(300-R)=50/(300-270)=5/3,故F/(300-4.8/I)=5/3,所以F=500-8/I????① (2分)
而根据G×LBO=F×LAO可知G/F=LOA/LOB=5/1,即G=5F????②
将②代入①得:G=2500-40/I。
6.为防止酒驾事故的出现,酒精测试仪被广泛应用。有一种由酒精气体传感器制成的呼气酒精测试
图2
仪,当接触到的酒精气体浓度增加时,其电阻值降低,如图2甲所示。当酒精气体的浓度为0时,R1的电阻为60 Ω。在图21乙所示的工作电路中,电源电压恒为8V,定值电阻R2=20Ω。求: (1) 当被检测者的酒精气体的浓度为0时,电压表的示数是多少;
(2)现在国际公认的酒驾标准是0.2mg/ml ≤酒精气体浓度≤0.8mg/ml,当电流表的示数为0.2A时,试通过计算判断被检测者是否酒驾。
解析:(1)当被检测者的酒精气体的浓度为0时,R1的电阻为60 Ω。 由欧姆定律可得酒精气体传感器中电流I=
U8VU===0.1A, RR1?R260??20? 电压表的示数是U1=IR1=0.1A×60Ω=6V。 (2)当电流表的示数为0.2A时, 由欧姆定律I=R1=
8VU—R2=—20Ω=20Ω。 I0.2AUU=得 RR1?R2由甲图可知,R1阻值20Ω对应的酒精气体浓度为0.3 mg/ml,即被检测者呼气的酒精气体浓度为0.3 mg/ml。
0.2mg/ml<0.3mg/ml<0.8mg/ml,属于国际公认的酒驾标准,所以被检测者属于酒驾。