Question

【題目】小麗設計了一個防踩踏模擬報警裝置，工作原理如圖甲所示。ABO為一水平杠桿，O為支點，OA:OB=5:1，當水平踏板所受壓力增大，電壓表示數達到6V時，報警器R0開始發出報警信號．已知電路中電源電壓為8V，R0的阻值恒為15Ω，壓力傳感器R固定放置，其阻值隨所受壓力F變化的關系如圖乙所示，踏板、壓桿和杠桿的質量均忽略不計．試問：

（1）由圖乙可知，壓力傳感器R的阻值隨壓力F的增大而_______；

（2）當踏板空載時，閉合開關，電壓表的示數為多少_________？

（3）當報警器開始報警時，踏板設定的最大壓力值為多少________？

（4）若電源電壓略有降低，為保證報警器仍在踏板原設定的最大壓力值時報警，剛踏板觸電B應向_______（選填“左”或“右”）移動，并簡要說明理由_______．

Answer 1

【答案】 減小 3V 40N 左移 總電壓降低則分壓也降低，要求R0兩端電壓不變，另一電阻應減小，即壓力增加，踏板施加壓力不變時，由杠桿原理踏板應往左移增加動力臂長度

【解析】試題分析：（1）如圖乙所示，當壓力增大時，傳感器的電阻值會減小；（2）閉合開關時，壓力傳感器和報警器串聯，由圖乙可知當踏板空載時，壓力傳感器的電阻為R=25Ω，此時電路中的電流I===0.2A，由I=得：報警器兩端的電壓U0=IR0=0.2A×15Ω=3V，即電壓表示數；（3）報警器R0開始發出報警信號時，U0′=6V，此時電路中的電流I′===0.4A，傳感器兩端的電壓U傳=U﹣U0′=8V﹣6V=2V，傳感器的阻值R′===5Ω，由圖象可知當傳感器的阻值為5Ω時，對應的壓力為8N，根據杠桿平衡條件可得：F壓×OA=F踏×OB，即8N×5=F踏×1，解得F踏=40N；（4）一段時間以后電源電壓會降低，R0兩端分得的電壓減低，根據串聯電路的分壓特點可知，應減小壓敏電阻分擔的電壓，保證R0兩端分得的電壓不變，此時就應該減小壓敏電阻的阻值，因電阻值隨所受壓力的增大而減小，所以應該增大壓桿對傳感器的壓力，由杠桿平衡條件F壓×OA=F踏×OB可知，OA不變，F踏不變，所以F壓和OB成正比，要增大壓桿對傳感器的壓力，應增大OB，即把踏板觸點B向左移動。