Question

【題目】在綜合實(shí)踐活動中，某科技小組設(shè)計(jì)了一個(gè)壓力秤，圖甲為其簡單原理電路圖．其中：杠桿OA始終處于水平位置平衡，O為支點(diǎn)，OB長40cm，AB長80cm；電源電壓恒定，定值電阻R0阻值為10Ω，電流表的表盤可以直接顯示壓力值大小，壓力傳感器的電阻R與所受壓力F變化的關(guān)系如圖乙所示（承受最大壓力不超過750N）。閉合開關(guān)S后：當(dāng)水平踏板空載時(shí)，電壓表的示數(shù)為1V；當(dāng)a、b兩點(diǎn)間的電壓達(dá)到3V時(shí)，語音播報(bào)系統(tǒng)發(fā)出提示語音，即水平踏板達(dá)到設(shè)定的最大壓力值。水平踏板、杠桿OA及組件的質(zhì)量均忽略不計(jì)。求：

(1)電源電壓為_____V。

(2)該壓力秤水平踏板能設(shè)定的最大壓力值為多少？_____

(3)若將該壓力秤水平踏板設(shè)定的最大壓力值改為1500N，僅移動杠桿上水平踏板觸點(diǎn)B的位置即可實(shí)現(xiàn)，則觸點(diǎn)B應(yīng)向_____（選填“左”或“右”）移動_____cm。

(4)為減小壓力秤水平踏板設(shè)定的最大壓力值，在圖甲電路中僅串聯(lián)一個(gè)標(biāo)有“10Ω 1A”字樣的滑動變阻器R1也可以實(shí)現(xiàn)．當(dāng)壓力秤水平踏板新設(shè)定的最大壓力值為最小時(shí)，該電路消耗的功率為多大？_____

Answer 1

【答案】9V 1800N 左 8 1.35W

【解析】

(1)[1]由圖乙可知，當(dāng)FA＝0時(shí)，R壓＝80Ω

當(dāng)水平踏板空載時(shí)，電壓表的示數(shù)為1V，所以電路中電流

壓力傳感器兩端電壓

U壓＝IR壓＝0.1A×80Ω＝8V

電源電壓

U＝U0＋U壓＝1V＋8V＝9V

(2)[2]當(dāng)a、b兩點(diǎn)間的電壓達(dá)到3V時(shí)，語音播報(bào)系統(tǒng)發(fā)出提示語音，即水平踏板達(dá)到設(shè)定的最大壓力值。此時(shí)電路電流

此時(shí)壓力傳感器的電阻

由圖乙可知

FA＝600N

根據(jù)杠桿平衡條件有

FAOA＝FBOB

所以

(3)[3][4]若最大壓力改為1500N，依靠改變踏板距離來實(shí)現(xiàn)，設(shè)此時(shí)踏板在杠杠上的C點(diǎn)，根據(jù)杠杠平衡條件有，FAOA＝FCOC，所以

所以C點(diǎn)在B點(diǎn)的左側(cè)8cm的位置。

(4)[5]由題意可知：滑動變阻器R1應(yīng)與定值電阻R0串聯(lián)后接在ab兩點(diǎn)之間，當(dāng)R1＝10Ω時(shí)，ab兩點(diǎn)間的電壓達(dá)到3V，語音播報(bào)系統(tǒng)發(fā)出提示語音，壓力秤水平踏板設(shè)定的最大壓力值可達(dá)到最小。此時(shí)電路電流為

所以