Question

【題目】小麗設(shè)計(jì)了一個(gè)防踩踏模擬報(bào)警裝置，工作原理如圖甲所示.ABO為一水平杠桿，O為支點(diǎn)，OA∶OB＝5∶1，當(dāng)水平踏板所受壓力增大，電壓表示數(shù)達(dá)到6 V時(shí)，報(bào)警器R0開始發(fā)出報(bào)警信號.已知電路中電源電壓為8 V，R0的阻值恒為15 Ω，壓力傳感器R固定放置，其阻值隨所受壓力F變化的關(guān)系如圖乙所示，踏板、壓桿和杠桿的質(zhì)量均忽略不計(jì).試問：

　　　甲　　　　　　　　　　　　乙

（1）由圖乙可知，壓力傳感器R的阻值隨壓力F的增大而____；

（2）當(dāng)踏板空載時(shí)，閉合開關(guān)，電壓表的示數(shù)為多少________？

（3）當(dāng)報(bào)警器開始報(bào)警時(shí)，踏板設(shè)定的最大壓力值為多少_______？

Answer 1

【答案】減小3 V40 N

【解析】

（1）分析圖乙中橫軸和縱軸表示的對象，根據(jù)曲線變化判斷壓力增大時(shí)，電阻的變化；

（2）由圖乙可知當(dāng)踏板空載時(shí)，壓力傳感器的電阻為25Ω；閉合開關(guān)時(shí)，壓力傳感器和報(bào)警器串聯(lián)，根據(jù)歐姆定律求出電流，再求出報(bào)警器兩端的電壓，即為電壓表示數(shù)；

（3）電壓表示數(shù)達(dá)到6V時(shí)，報(bào)警器R0開始發(fā)出報(bào)警信號，根據(jù)歐姆定律求出電流，根據(jù)

算出報(bào)警器消耗的電功率；再求出壓力傳感器兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出壓力傳感器的阻值，從圖像中找出壓力值，再根據(jù)杠桿平衡條件求出踏板設(shè)定的最大壓力值。

（1）如圖乙所示，當(dāng)壓力增大時(shí)，傳感器的電阻值會減小；

（2）由圖乙可知當(dāng)踏板空載時(shí)，壓力傳感器的電阻為R=25Ω，此時(shí)電路中的電流：，由可得，報(bào)警器兩端的電壓：，即電壓表示數(shù)為3V；

（3）報(bào)警器R0開始發(fā)出報(bào)警信號時(shí)，U0=6V，此時(shí)電路中的電流：，報(bào)警器消耗的電功率：；傳感器兩端的電壓：，此時(shí)傳感器的阻值：，由圖像可知，當(dāng)傳感器的阻值為5Ω時(shí)，對應(yīng)的壓力（傳感器受到的壓力）為8N，設(shè)此時(shí)踏板所受的壓力為F踏，根據(jù)杠桿平衡條件可得：，即，解得F踏=40N。

故答案為： (1). 減小 (2). 3 V (3). 40 N