Question

【題目】在綜合實踐活動中，某科技小組設計了一個壓力秤，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，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變化的關系如圖乙所示（承受最大壓力不超過750N）。閉合開關S后：當水平踏板空載時，電壓表的示數為1V；當a、b兩點間的電壓達到3V時，語音播報系統發出提示語音，即水平踏板達到設定的最大壓力值。水平踏板、杠桿OA及組件的質量均忽略不計。求：

(1)電源電壓為_____V。

(2)該壓力秤水平踏板能設定的最大壓力值為多少？_____

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

(4)為減小壓力秤水平踏板設定的最大壓力值，在圖甲電路中僅串聯一個標有“10Ω 1A”字樣的滑動變阻器R1也可以實現．當壓力秤水平踏板新設定的最大壓力值為最小時，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FA＝0時，R壓＝80Ω

當水平踏板空載時，電壓表的示數為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a、b兩點間的電壓達到3V時，語音播報系統發出提示語音，即水平踏板達到設定的最大壓力值。此時電路電流

此時壓力傳感器的電阻

由圖乙可知

FA＝600N

根據杠桿平衡條件有

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現，設此時踏板在杠杠上的C點，根據杠杠平衡條件有，FAOA＝FCOC，所以

所以C點在B點的左側8cm的位置。

(4)[5]由題意可知：滑動變阻器R1應與定值電阻R0串聯后接在ab兩點之間，當R1＝10Ω時，ab兩點間的電壓達到3V，語音播報系統發出提示語音，壓力秤水平踏板設定的最大壓力值可達到最小。此時電路電流為

所以