(2012•如东县一模)如图甲是电子体重测量仪的原理图,其中金属弹簧上端和滑动变阻器R′(最大值为30Ω)的滑片焊接在一

(2012•如东县一模)如图甲是电子体重测量仪的原理图,其中金属弹簧上端和滑动变阻器R′(最大值为30Ω)的滑片焊接在一起,下端与电压表的一端及开关连接.R0为保护电阻,其阻值大小为6Ω.重力大小可通过电压表示数来转换,电源的电压为9V.(g取10N/kg)

(1)质量为m=60kg的学生双脚站立在测量仪平台上时,人双脚与平台的接触面积为2.5×10-2m2,求此时人对平台的压强p.
(2)现称量不同人的重力,在滑片移动过程中,求电压表示数可能的最大值U.
(3)已知人对平台的压力F与变阻器接入电路的阻值R之间的关系如图乙所示,求当测量(1)中学生体重时滑动变阻器消耗的电功率.
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大眼虫 幼苗

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解题思路:(1)学生对平台的压力和自身的重力相等,根据G=mg求出其大小,根据压强公式求出此时人对平台的压强.
(2)由电路图可知,R0与滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,根据串联电路电阻的分压特点可知当P在最下端时,电压表的示数最大;根据电阻的串联和欧姆定律求出此时电路中的电流,根据欧姆定律求出电压表示数可能的最大值.
(3)由乙图读出学生对平台的压力对应滑动变阻器接入电路的电阻,根据串联电路的电阻特点和欧姆定律求出电路中的电流,根据P=I2R求出滑动变阻器消耗的电功率.

(1)人对平台的压力:
F=G=mg=60kg×10N/kg=600N,
人对平台的压强:
p=[F/S]=[600N
2.5×10−2m2=2.4×104Pa;
(2)当P在最下端时,V表示数最大,
电路中的电流I=
U总
R0+R′=
9V/6Ω+30Ω]=0.25A,
电压表示数可能的最大值:
U=IR′=0.25A×30Ω=7.5V;
(3)F=600N时,变阻器接入电路的阻值为12Ω,
此时电路中的电流:
I′=
U总
R0+R接=[9V/6Ω+12Ω]=0.5A,
滑动变阻器消耗的电功率:
P′=I′2R=(0.5A)2×12Ω=3W.
答:(1)人对平台的压强2.4×104Pa;
(2)电压表示数可能的最大值为7.5V.
(3)测量(1)中学生体重时滑动变阻器消耗的电功率为3W.

点评:
本题考点: 压强的大小及其计算;串联电路的电流规律;欧姆定律的应用;电阻的串联;电功率的计算.

考点点评: 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率的计算以及压强的计算,关键是公式和规律的灵活运用并能从图象中得出有用的信息.

1年前

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