某物理兴趣小组设计了一个压力*装置，工作原理如图所示。ABO为一水平杠杆，OA长120cm，O为支点，AB：...

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某物理兴趣小组设计了一个压力*装置，工作原理如图所示。ABO为一水平杠杆，OA长120cm，O为支点，AB：OB=5：1；已知*器R0的阻值恒为10Ω，压力传感器R固定放置，R的阻值随所受压力F变化的关系如表所示。闭合开关S，水平踏板空载时，电压表的示数为2V；当水平踏板所受压力增大，电压表示数达到5V时，*器R0开始发出*信号。踏板、压杆和杠杆的质量均忽略不计。求：

（1）电源电压为多少？

（2）当*器开始*时，踏板设定的最大压力值为多少？

（3）若电源电压变为14V，为保**器仍在踏板原设定的最大压力值时*，应在杠杆上水平调节踏板触点B的位置。试计算说明触点B应向哪个方向移动多少厘米？

【回答】

（1）电源电压为11V；

（2）当*器开始*时，踏板设定的最大压力值为150N；

（3）若电源电压变为14V，为保**器仍在踏板原设定的最大压力值时*，应在杠杆上水平调节踏板触点B的位置，触点B应该向左移动8cm。

【解析】由图乙可知当踏板空载时，压力传感器的电阻为45Ω，闭合开关时，压力传感器和*器串联，根据欧姆定律求出电流，再求出电源电压；电压表示数达到5V时，*器R0开始发出*信号，根据欧姆定律求出电流，再求出压力传感器两端的电压，根据欧姆定律求出压力传感器的阻值，从图象中找出压力值，再根据杠杆平衡条件求出踏板设定的最大压力值；电源电压升高时，R0两端分得的电压增大，为保**器仍在踏板原设定的最大压力值时*，应减小R0两端的电压，根据杠杆的平衡条件判断踏板触点移动的方向。

若电源电压变为14V，为保**器仍在踏板原设定的最大压力值时*，电路中的电流仍变为0.5A，根据欧姆定律算出R的电电阻，从表格中判断出压力F，据杠杆平衡条件求出OB的长度，判断出移动的距离。

（1）闭合开关时，压力传感器R和R*器R0串联，电压表测*器R0两端的电压，

由表格数据可知，当踏板空载时（F=0N），压力传感器的电阻为R=45Ω，R0=10Ω，电压表的示数为2V，

此时电路中的电流：I===0.2A，

电源电压为：U=I（R+R0）=0.2A×（10Ω+45Ω）=11V；

（2）*器R0开始发出*信号时，其电压为U0′=5V，

此时电路中的电流：I′===0.5A，

传感器两端的电压：U传=U﹣U0′=11V﹣5V=6V，

此时传感器的阻值：R′===12Ω，

由图象可知，当传感器的阻值为12Ω时，对应的压力F压=25N，

由题知，ABO为一水平杠杆，O为支点，AB：OB=5：1，则OB=OA=×120cm=20cm，

根据杠杆平衡条件可得：F压×OA=F踏×OB，即25N×6=F踏×1，

解得F踏=150N，即踏板设定的最大压力值为150N；

（3）若电源电压增大变为14V时，R0两端分得的电压增大，根据串联电路的分压特点可知，应增大压敏电阻分担的电压，保*R0两端分得的电压不变，此时就应该增大压敏电阻的阻值；

因压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，所以应该减小压杆对传感器的压力，由杠杆平衡条件F压×OA=F踏×OB可知，OA不变，F踏不变，所以F压和OB成正比，要减小压杆对传感器的压力，应减小OB，即把踏板触点B向左移动。

若电源电压变为14V，为保**器仍在踏板原设定的最大压力值时*（即电压表示数仍然为5V），电路中的电流仍为0.5A；

*时压力传感器的电阻：R″===18Ω；

由图象可知，当传感器的阻值为18Ω时，对应的压力为F压′=15N，

根据杠杆平衡条件可得：F踏×OB′=F压′×OA，即150N×OB′=15N×1.2m，

解得OB′=0.12m=12cm；

移动的距离：s=OB﹣OB′=20cm﹣12cm=8cm，

故触点B应该向左移动8cm。

知识点：欧姆定律单元测试

题型：计算题