某物理兴趣小组设计了一个拉力传感器，工作原理如图所示。其中M、N均为绝缘材料，将N固定在地面上，P、Q间是可伸...

问题详情：

某物理兴趣小组设计了一个拉力传感器，工作原理如图所示。其中M、N均为绝缘材料，将N固定在地面上，P、Q间是可伸缩导线（电阻不计），*簧上端M和滑动变阻器R2的滑片P固定在一起，电源电压为12V，拉力F竖直向上。闭合开关S，当拉力为10N时，电流表示数为1A，电压表示数为2V。

(1)拉力F为10N时，求R2接入电路的阻值大小；

(2)拉力F为10N时，求10s内R1产生的热量；

(3)已知拉力F的大小与滑动变阻器R2接入电路的阻值大小成正比例关系，即F=kR2，求k的数值，拉动M，当电压表示数为8V时，求拉力F的大小。

【回答】

(1)2Ω；(2)100J；(3)5N/Ω，100N

【解析】(1)由图可知，RR2串联，电压表测R2两端电压，电流表测电路中电流，拉力F为10N时，R2接入电路的阻值大小

(2)拉力F为10N时，由串联电路电压的规律可知R1两端的电压

U1=U-U2=12V-2V=10V

串联电路中各处的电流相等，通过R1的电流为1A，R1的阻值

R1=

10s内R1产生的热量

Q=I12R1t=(1A)2×10Ω×10s=100J

(3)拉力F为10N时，滑动变阻器R2接入电路的阻值是2Ω，拉力F的大小与滑动变阻器R2接入电路的阻值大小成正比例关系，即

F=kR2

k=

当电压表示数为8V时，R1两端的电压

U1′=U-U2′=12V-8V=4V

通过电路的电流

I′=I1′==0.4A

滑动变阻器R2接入电路的阻值

R2′==20Ω

因为

F=kR2=5N/ΩR2

所以

F′=5N/Ω×20Ω=100N

答：(1)拉力F为10N时，R2接入电路的阻值大小是2Ω；

(2)拉力F为10N时，10s内R1产生的热量是100J；

(3)k的数值是5N/Ω，拉动M，当电压表示数为8V时，拉力F的大小是100N。

知识点：电功率单元测试

题型：计算题