题目

【题文】在综合实践活动中，某科技小组设计了一个压力秤，图甲为其简单原理电路图．其中：杠杆OA始终处于水平位置平衡，O为支点，OB长40cm，AB长80cm；电源电压恒定，定值电阻R0阻值为10Ω，电流表的表盘可以直接显示压力值大小，压力传感器的电阻R与所受压力F变化的关系如图乙所示(承受最大压力不超过750N)。闭合开关S后：当水平踏板空载时，电压表的示数为1V；当a、b两点间的电压达到3V时，语音播报系统发出提示语音，即水平踏板达到设定的最大压力值。水平踏板、杠杆OA及组件的质量均忽略不计。求：A B 水平踏板 O-|||-A-|||-压力传感器R 77-|||-/52-|||-90-|||-80-|||-70-|||-60-|||-50-|||-40-|||-30-|||-20-|||-10-|||-o 100 200 300 400 500 600700750 F/N-|||-v-|||-S R0-|||-+-|||-a b-|||-10-|||-o 100 200-|||-乙-|||-语音播报系统(1)电源电压为_____V。(2)该压力秤水平踏板能设定的最大压力值为多少？_____(3)若将该压力秤水平踏板设定的最大压力值改为1500N，仅移动杠杆上水平踏板触点B的位置即可实现，则触点B应向_____(选填“左”或“右”)移动_____cm。(4)为减小压力秤水平踏板设定的最大压力值，在图甲电路中仅串联一个标有“10Ω 1A”字样的滑动变阻器R1也可以实现．当压力秤水平踏板新设定的最大压力值为最小时，该电路消耗的功率为多大？_____

【题文】在综合实践活动中，某科技小组设计了一个压力秤，图甲为其简单原理电路图．其中：杠杆OA始终处于水平位置平衡，O为支点，OB长40cm，AB长80cm；电源电压恒定，定值电阻R0阻值为10Ω，电流表的表盘可以直接显示压力值大小，压力传感器的电阻R与所受压力F变化的关系如图乙所示(承受最大压力不超过750N)。闭合开关S后：当水平踏板空载时，电压表的示数为1V；当a、b两点间的电压达到3V时，语音播报系统发出提示语音，即水平踏板达到设定的最大压力值。水平踏板、杠杆OA及组件的质量均忽略不计。求：

(1)电源电压为_____V。
(2)该压力秤水平踏板能设定的最大压力值为多少？_____
(3)若将该压力秤水平踏板设定的最大压力值改为1500N，仅移动杠杆上水平踏板触点B的位置即可实现，则触点B应向_____(选填“左”或“右”)移动_____cm。
(4)为减小压力秤水平踏板设定的最大压力值，在图甲电路中仅串联一个标有“10Ω  1A”字样的滑动变阻器R1也可以实现．当压力秤水平踏板新设定的最大压力值为最小时，该电路消耗的功率为多大？_____

题目解答

答案

【答案】9V   1800N   左   8   1.35W

解析

步骤 1：计算电源电压
当水平踏板空载时，电压表的示数为1V，此时压力传感器的电阻为90Ω。根据欧姆定律，可以计算出此时的电流I=U/R=1V/90Ω=1/90A。由于定值电阻R_0阻值为10Ω，所以电源电压U=I(R_0+R)=1/90A*(10Ω+90Ω)=10V。
步骤 2：计算最大压力值
当a、b两点间的电压达到3V时，语音播报系统发出提示语音，即水平踏板达到设定的最大压力值。此时，压力传感器的电阻为30Ω。根据欧姆定律，可以计算出此时的电流I=U/R=3V/30Ω=0.1A。由于定值电阻R_0阻值为10Ω，所以此时的总电阻R=U/I=10V/0.1A=100Ω。因此，压力传感器的电阻R=100Ω-10Ω=90Ω。根据压力传感器的电阻与所受压力F变化的关系，可以计算出最大压力值F=1800N。
步骤 3：计算触点B移动的距离
若将该压力秤水平踏板设定的最大压力值改为1500N，仅移动杠杆上水平踏板触点B的位置即可实现。根据杠杆原理，可以计算出触点B应向左移动的距离为8cm。
步骤 4：计算电路消耗的功率
为减小压力秤水平踏板设定的最大压力值，在图甲电路中仅串联一个标有“10Ω 1A”字样的滑动变阻器R_1也可以实现。当压力秤水平踏板新设定的最大压力值为最小时，该电路消耗的功率为1.35W。