Question

小偉在科技活動中接觸到一種叫“壓力傳感器”的電學元件，其實際是一種阻值會隨所受壓力大小發生變化的電阻．經過查詢資料，他設計了一種簡易的電子秤，其原理如圖所示．所用壓力傳感器R的上表面面積為5×10^-4m²，電源電壓為24V，容器的質量為1kg，容器的底面積為400×10^-4m²，壓力傳感器電阻與所受壓力的關系如下表所示．

壓力F（牛）		49	98	147	196	245	294	…
電阻R（歐）	500	380	300	245	200	170	150	…

求：（1）容器內盛有5kg水時，這些水的體積為多少？
（2）當容器與水的總重為100N時，容器對壓力傳感器R的壓強是多大？
（3）當電流表示數為0.12A時，容器內水的質量為多少千克？

Answer 1

【答案】分析：（1）利用V=可求出水的體積．
（2）容器對傳感器的壓力就等于容器和水的總重力，壓力除以受力面積即傳感器的上表面積，就是壓強．
（3）根據電流和電壓求出電阻．對照表格找出這個電阻對應的壓力，壓力等于容器和水的總重力，除以g求出總質量，減去容器的質量，就是水的質量．
解答：解：（1）水的體積v水===5×10^-3m³，
（2）容器對壓力傳感器R的壓強P====2×10⁵ Pa
（3）當電流表示數為0.12安時，壓力傳感器的電阻R===200Ω
由圖表可知，電阻為200Ω時，傳感器受到的壓力F′=196N
容器和水的總重力G′=F′=196N
容器和水的總質量m′===20kg
容器內水的質量m_水′=m′-m_器=20kg-1kg=19kg
答：（1）水的體積是5×10^-3m³；
（2）容器對傳感器的壓強是2×10⁵Pa；
（3）當電流表示數為0.12安時，容器內水的質量為19kg．
點評：此題是一道學科綜合題，考查了體積、壓強、電阻、質量的計算．關鍵是相關知識的靈活運用，難點是根據表格信息得出壓力傳感器R的電阻與所受壓力的關系．