Question

有一種測量人的體重和身高的電子秤，其測體重部分的原理圖如圖中的虛線框所示，它主要由三部分構(gòu)成：踏板和壓力杠桿ABO，壓力傳感器R（電阻值會隨所受壓力大小發(fā)生變化的可變電阻），顯示體重大小的儀表A（實質(zhì)是電流表）．其中

.

AO

：

.

BO

=11：2，壓力傳感器R表面能承受的最大壓強為2×10⁶Pa，且已知壓力傳感器R的電阻與所受壓力的關(guān)系如下表所示．

壓力	O	50	100	150	200	250	300	…
電阻	300	270	240	210	180	150	120	…

設(shè)踏板和杠桿組件的質(zhì)量可以忽略不計，接通電源后，壓力傳感器兩端的電壓恒為4.5V．請回答：
（1）該秤零起點（即踏板空載時）的刻度線應(yīng)標在電流表刻度盤多少毫安處？
（2）如果某人站在該秤踏板上，電流表刻度盤的示數(shù)為20mA，此人的質(zhì)量是多少？
（3）若壓桿與壓力傳感器之間的接觸面積是2cm²，則該秤的最大稱量值是多少？

Answer 1

（1）讀表格可知，當壓力為0時，壓力傳感器的電阻為300Ω，則電路中的電流I₁=

U

R1

=

4.68V

300Ω

=0.0156A=15.6mA；
（2）當電流為20mA時，壓力傳感器的電阻為R₂=

U

I2

=

4.68V

0.02A

=234Ω，
分析表中的數(shù)據(jù)可以看出，壓力隨電阻的變化是線性的，設(shè)此時的壓力為F₂列比例關(guān)系有

F2

300-234

=

150

300-210

，解得，F(xiàn)₂=110N．
設(shè)人的體重為G，根據(jù)杠桿的平衡條件得，F(xiàn)₂?AO=G?BO
解得，G=

F2?AO

BO

=110N×

11

2

=572N；
（3）傳感器能承受的最大壓力F′=pS=2×10⁶Pa×2×10^-4m²=400N，
設(shè)踏板上能稱量的最大重力為G′，由杠桿的平衡條件得，F(xiàn)′?AO=G′?BO，則G′=

F ′?AO

BO

=400N×

11

2

=2200N．
答：（1）該秤零起點的刻度線應(yīng)標在電流表刻度盤的15.6mA處；
（2）這個人的體重是572N；
（3）該秤的最大稱量值是2200N．