Question

【題目】小麗設(shè)計(jì)了一個(gè)防踩踏模擬報(bào)警裝置，工作原理如圖甲所示.ABO為一水平杠桿，O為支點(diǎn)，OA:OB=5:1，當(dāng)水平踏板所受壓力增大，電壓表示數(shù)達(dá)到6V時(shí)，報(bào)警器R0開(kāi)始發(fā)出報(bào)警信號(hào)．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(guān)系如圖乙所示，踏板、壓桿和杠桿的質(zhì)量均忽略不計(jì)．試問(wèn)：

（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(dāng)踏板空載時(shí)，閉合開(kāi)關(guān)，R的阻值為 __________ Ω，電壓表的示數(shù)為 __________ V.

（3）當(dāng)報(bào)警器開(kāi)始報(bào)警時(shí)，踏板設(shè)定的最大壓力值為 __________ N.

（4）若電源電壓略有降低，為保證報(bào)警器仍在踏板原設(shè)定的最大壓力值時(shí)報(bào)警，則踏板觸點(diǎn)B應(yīng)向 __________ （選填“左”或“右”）移動(dòng).

Answer 1

【答案】 （1） 減小 25Ω 3V 40N 左

【解析】（1）由圖乙可知，壓力傳感器R的阻值隨壓力F的增大而減��；

（2）由圖甲可知，壓力傳感器R與報(bào)警器R0串聯(lián)，電壓表測(cè)R0兩端的電壓，當(dāng)踏板空載時(shí)F=0，閉合開(kāi)關(guān)，R的阻值為25Ω，已知R0=15Ω，

由歐姆定律可知，電路中的電流，

因此電壓表的示數(shù)U0=IR0=0.2A×15Ω=3V。

（3）由題，當(dāng)電壓表示數(shù)達(dá)到U0’=6V時(shí)，報(bào)警器R0開(kāi)始發(fā)出報(bào)警信號(hào)，此時(shí)電路中的電流

根據(jù)串聯(lián)電路的電壓關(guān)系，壓力傳感器R兩端的電壓

由歐姆定律可得，壓力傳感器R的阻值，

由圖乙可知，此時(shí)傳感器所受到的壓力F=8N，

ABO為一水平杠桿，O為支點(diǎn)，OA:OB=5:1，根據(jù)杠桿平衡條件可得：

OA×F=OB×F壓

解得：F壓=5F=5×8N=40N，

即當(dāng)報(bào)警器開(kāi)始報(bào)警時(shí)，踏板設(shè)定的最大壓力值為40N。

（4）若電源電壓略有降低，R0兩端分得的電壓減少，為保證報(bào)警器仍在踏板原設(shè)定的最大壓力值時(shí)報(bào)警，根據(jù)串聯(lián)電路分壓特點(diǎn)，應(yīng)減小壓力傳感器R所分得的電壓，保證R0兩端分得的電壓不變，即減小壓力傳感器的阻值。因電阻R的阻值隨壓力F的增大而減小，所以應(yīng)增大壓桿對(duì)傳感器的壓力，根據(jù)杠桿平衡條件OA×F=OB×F壓，OA不變，F壓不變，F與OB成正比，要增大壓桿對(duì)傳感器的壓力F，應(yīng)增大OB，即把踏板觸點(diǎn)B向左移動(dòng)。