Question

【題目】小明觀察到高速公路進(jìn)出口處設(shè)有測(cè)量貨車重力的檢測(cè)裝置，他利用學(xué)過(guò)的物理知識(shí)設(shè)計(jì)了一套測(cè)量貨車重力的模擬裝置，其工作原理如圖甲所示。OAB為水平杠桿，OB長(zhǎng)1m，O為支點(diǎn)，OA∶AB=1∶4，平板上物體所受重力大小通過(guò)電流表讀數(shù)顯示。已知定值電阻R0的阻值為10Ω，壓力傳感器R固定放置，R的阻值隨所受壓力F變化的關(guān)系如圖乙所示。平板、壓桿和杠桿的質(zhì)量均忽略不計(jì)。

(1)當(dāng)電池組電壓U0＝12V，平板上物體所受重力分別是80N和100N時(shí)，閉合開(kāi)關(guān)S，分別求出電流表的讀數(shù)；

(2)電池組用久后電壓變小為U1，這時(shí)平板上物體重100N時(shí)，電流表讀數(shù)為0.3A，求U1的大��；

(3)在第(2)問(wèn)情況中，電池組電壓大小為U1，要求平板上重為100N的物體對(duì)應(yīng)的電流表讀數(shù)和電池組電壓U0＝12V的情況下相同，小明采取了兩種解決辦法：

①其它條件不變，只更換電阻R0，試求出更換后的R0′的大小。

②其它條件不變，只水平調(diào)節(jié)杠桿上觸點(diǎn)A的位置，試判斷并計(jì)算觸點(diǎn)A應(yīng)向哪個(gè)方向移動(dòng)？移動(dòng)多少厘米？

Answer 1

【答案】(1)0.3A和0.4A；(2)9V；(3)①2.5Ω；②觸點(diǎn)A應(yīng)向左移動(dòng)，移動(dòng)3厘米

【解析】

(1)由杠桿平衡條件可知，當(dāng)

FA1＝80N，FA2＝100N

時(shí)

FA1·OA＝FB1·OB

80N·OA＝FB1·OB

FA2·OA＝FB2·OB

100N·OA＝FB2·OB

由題意可知

OA∶AB=1∶4

OA∶OB=1∶5

解得

FB1＝16N，FB2＝20N

由R的阻值隨所受壓力F變化關(guān)系圖象得

R1＝30Ω、R2＝20Ω

由歐姆定律得

I1==0.3A

I2==0.4A

(2)U1的大小

U1=IR總2=I0(R2＋R0)＝0.3A×(20Ω+10Ω)=9V

(3)①其它條件不變，只更換電阻R0為R0′，由題意得

U1=I2R總2′=I2(R2＋R0′)

9V=0.4A×(20Ω+R0′)

解得

R0′＝2.5Ω

②其它條件不變，只向左調(diào)節(jié)A觸點(diǎn)Lcm，壓力傳感器阻值為R3

U1=I2R總3=I2(R3＋R0)

9V=0.4A×(R3＋10Ω)

解得

R3＝12.5Ω

從圖象可知FB3＝23N，由杠桿平衡條件

FB3·OB＝FA2·(OA＋L)

23N×1m＝100N×(×1m＋L)

解得

L＝3cm

答：(1)平板上物體所受重力分別是80N和100N時(shí)，閉合開(kāi)關(guān)S，電流表的示數(shù)分別為0.3A和0.4A；

(2)U1的大小是9V；

(3)①其它條件不變，只更換電阻R0，更換后的R0′的大小是2.5Ω；

②其它條件不變，只水平調(diào)節(jié)杠桿上觸點(diǎn)A的位置，觸點(diǎn)A應(yīng)向左移動(dòng)，移動(dòng)3厘米。