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)，電壓表的示數(shù)為多少_________？

（3）當(dāng)報(bào)警器開(kāi)始報(bào)警時(shí)，踏板設(shè)定的最大壓力值為多少________？

（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，剛踏板觸電B應(yīng)向_______（選填“左”或“右”）移動(dòng)，并簡(jiǎn)要說(shuō)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(yīng)減小，即壓力增加，踏板施加壓力不變時(shí)，由杠桿原理踏板應(yīng)往左移增加動(dòng)力臂長(zhǎng)度

【解析】試題分析：（1）如圖乙所示，當(dāng)壓力增大時(shí)，傳感器的電阻值會(huì)減小；（2）閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，壓力傳感器和報(bào)警器串聯(lián)，由圖乙可知當(dāng)踏板空載時(shí)，壓力傳感器的電阻為R=25Ω，此時(shí)電路中的電流I===0.2A，由I=得：報(bào)警器兩端的電壓U0=IR0=0.2A×15Ω=3V，即電壓表示數(shù)；（3）報(bào)警器R0開(kāi)始發(fā)出報(bào)警信號(hào)時(shí)，U0′=6V，此時(shí)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(dāng)傳感器的阻值為5Ω時(shí)，對(duì)應(yīng)的壓力為8N，根據(jù)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(shí)間以后電源電壓會(huì)降低，R0兩端分得的電壓減低，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)可知，應(yīng)減小壓敏電阻分擔(dān)的電壓，保證R0兩端分得的電壓不變，此時(shí)就應(yīng)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(yīng)該增大壓桿對(duì)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(duì)傳感器的壓力，應(yīng)增大OB，即把踏板觸點(diǎn)B向左移動(dòng)。