1、力电综合计算题力电综合计算题 解决力电综合计算题一般涉及到的物理公式包括速度公式、密度公式、重力公式、压强公式、浮力公式、机械功和功率、机械效率公式、电功公式、电功率公式等；涉及到的物理规律有二力平衡条件、液体压强规律、阿基米德原理、杠杆平衡条件、欧姆定律、焦耳定律等。 【例题】【例题】(2020 山东泰安山东泰安)小明观察到高速公路进出口处设有测量货车重力检测装置，他利用学过的物理知识设计了一套测量货车重力的模拟装置，其工作原理如图甲所示。OAB 为水平杠杆，OB 长 1m，O 为支点，OAAB=14，平板上物体所受重力大小通过电流表读数显示。已知定值电阻 R0的阻值为 10，压力传感器 R
2、 固定放置， R 的阻值随所受压力 F 变化的关系如图乙所示。 平板、 压杆和杠杆的质量均忽略不计。 (1)当电池组电压 U012V，平板上物体所受重力分别是 80N 和 100N 时，闭合开关 S，分别求出电流表的读数； (2)电池组用久后电压变小为 U1，这时平板上物体重 100N 时，电流表读数为 0.3A，求 U1的大小； (3)在第(2)问情况中，电池组电压大小为 U1，要求平板上重为 100N 的物体对应的电流表读数和电池组电压U012V 的情况下相同，小明采取了两种解决办法： 其它条件不变，只更换电阻 R0，试求出更换后的 R0的大小。 其它条件不变，只水平调节杠杆上触点 A 的
3、位置，试判断并计算触点 A 应向哪个方向移动？移动多少厘米？ 【答案】(1)0.3A 和 0.4A；(2)9V；(3)2.5；触点 A 应向左移动，移动 3 厘米 【解析】(1)由杠杆平衡条件可知，当 FA180N，FA2100N 时 FA1OAFB1OB 80NOAFB1OB FA2OAFB2OB 100NOAFB2OB 由题意可知 OAAB=14 OAOB=15 解得 FB116N，FB220N 由 R 的阻值随所受压力 F 变化关系图象得 R130、R220 由欧姆定律得 I1=0010112V=30 +10UURRR总=0.3A I2=002012V=20 +10UURRR总2=0.4
4、A (2)U1的大小 U1=IR总2=I0(R2R0)0.3A(20+10)=9V (3)其它条件不变，只更换电阻 R0为 R0，由题意得 U1=I2R总2=I2(R2R0) 9V=0.4A(20+R0) 解得 R02.5 其它条件不变，只向左调节 A 触点 Lcm，压力传感器阻值为 R3 U1=I2R总3=I2(R3R0) 9V=0.4A(R310) 解得 R312.5 从图象可知 FB323N，由杠杆平衡条件 FB3OBFA2(OAL) 23N1m100N(151mL) 解得 L3cm 【对点练习】【对点练习】 如图中甲是电子秤的原理图(图中压力表是用电流表改装的)。 已知电源电压为 24
5、V， 电阻 R0=60，压力传感器 Rx的阻值随所受压力 F 变化的图像如图乙，压力传感器表面能承受的最大压力为 400N，压杆与压力传感器的接触面积是 2104m2(托盘和压杆的质量可以忽略不计)。求： (1)该压力传感器能承受的最大压强； (2)当压力为 200N 时，由乙图可知压力传感器 Rx的阻值是多少？ (3)当压力为 200N 时，通过 R0的电流为多少？R0消耗的电功率为多少？ 【答案】(1)2.78106Pa (2)180 (3)0.6W 【解析】(1)压力传感器能承受的最大压强： p=F/S=2106Pa； (2)由图乙知，当压力为 200N 时，由乙图可知压力传感器 Rx的
6、阻值是 180； (3)由图甲知，R0与 Rx串联，所以当电压为 200N 时，通过 R0的电流： I0=I=U/R=0.1A； R0消耗的电功率：P0=U0I0=I02R0=(0.1A)260=0.6W 【对点练习】【对点练习】小强同学利用学过的物理知识设计了一个拉力计，图甲是其原理图，硬质弹簧右 端和金属滑片 P 固定在一起(弹簧的电阻不计，P 与 R1间的摩擦不计)，定值电阻 R0=5， a b 是一根长 5 cm 的均匀电阻丝，其阻值为 25，电源电压 U=3V，电流表的量程 00.6A， 请回答： (1)小强在电路中连入 R0的目的是。 (2)当拉环不受力时，滑片处与 a 端，闭合开
7、关 S 后电流表的读数是多少？ (3)已知该弹簧伸长的长度L，与所受拉力 F 间的关系如图乙所示，通过计算说明，开关 S 闭合后，当电流表指针指在 0.3A 处时，作用在拉环上水平向右的拉力是多大？ 【答案】(1)保护电流表(2)0.1A(3)400N 【解析】(1)电路中必须接入 R0，其目的是保护电流表 (2)当拉环不受拉力时，滑片 P 处于 a 端，闭合开关 S 后电流表的读数应为 I=0.1A (3)当电流表读数为 0.3A 时， 根据欧姆定律，可得 R0 两端的电压为 U0=I1R0=0.3A5=1.5V， 则 R1 两端的电压为：U1=UU0=3V1.5V=1.5V， 故 R1 接
8、入电路部分的电阻 R1=5， 因电阻丝的电阻值与长度成正比， 故可知弹簧被拉长的长度为L=4cm， 对照图乙，可知作用在拉环上的水平向右的拉力为 F=400N 1(2020 黑龙江龙东农垦森工黑龙江龙东农垦森工)根据电动自行车安全技术规范 ，交管部门规定自 2019 年 5 月 1 日起未申领临时标识的“非标”电动自行车不得上路行驶。如图是小明家新购买的电动自行车，整车质量为 40kg。小明爸爸以 18km/h 的速度匀速骑行 9km 的过程中，电动机两端的电压恒为 48V，通过的电流是 6.25A，车轮与地面的总接触面积为 200cm2小明爸爸的质量是 60kg，g 取 10N/kg。求本次
9、骑行过程中： (1)骑行所用时间。 (2)车对地面的压强。 (3)电动机的功率。 【答案】(1)骑行所用时间为 0.5h； (2)车对地面的压强为 5104Pa； (3)电动机的功率为 300W。 【解析】(1)由 v得骑行时间： t0.5h； (2)小明爸爸和车的总质量： m40kg+60kg100kg， 总重力： Gmg100kg10N/kg1000N， 车对地面的压力： FG1000N， 受力面积 S200cm20.02m2， 对地面的压强： p5104Pa； (3)电动机的功率： PUI48V6.25A300W。 2.(2019 贵州黔东南贵州黔东南)某同学设计了一个利用如图 1 所示
10、的电路来测量海水的深度，其中 R12是一个定值电阻，R2是一个压敏电阻，它的阻值随所受液体压力 F 的变化关系如图 2 所示，电源电压保持 6V 不变，将此压敏电阻用绝缘薄膜包好后放在一个硬质凹形绝缘盒中，放入海水中保持受力面水平，且只有一个面积为 0.02m2的面承受海水压力。(设海水的密度水1.0103kg/m3，g 取 10N/kg) (1)当电流表示数为 0.2A 时，求压敏电阻 R2的阻值； (2)如图 2 所示，当压敏电阻 R2的阻值为 20时，求此时压敏电阻 R2所在深度处的海水压强； (3)若电流的最大测量值为 0.6A，则使用此方法能测出海水的最大深度是多少？ 【答案】(1)
11、当电流表示数为 0.2A 时，压敏电阻 R2的阻值为 28； (2)当压敏电阻 R2的阻值为 20时，压敏电阻 R2所在深度处的海水压强为 2106Pa； (3)若电流的最大测量值为 0.6A，则使用此方法能测出海水的最大深度是 500m。 【解析】(1)由 I可得，当电流表示数为 0.2A 时电路的总电阻： R总30， 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和， 所以，压敏电阻 R2的阻值： R2R总R230228； (2)当压敏电阻 R2的阻值为 20时，由图 2 可知，压敏电阻受到的压力 F4104N， 此时压敏电阻 R2所在深度处的海水压强： p2106Pa； (3)当电流表的示数 I0.6
12、A 时，使用此方法能测出海水的深度最大， 此时电路的总电阻： R总10， 此时压敏电阻的阻值： R2R总R21028， 由图 2 可知，压敏电阻受到的压力 F10104N， 此时压敏电阻 R2所在深度处的海水压强： p5106Pa， 由 pgh 可得，使用此方法能测出海水的最大深度： h500m。 物体的质量：m14kg。 3(2019 山东枣庄山东枣庄)节能减排，绿色环保，新能源汽车成为未来汽车发展的方向。某种型号纯电动汽车的部分参数如表： 空车质量 1380kg 最大功率 100kW 轮胎与地面总接触面积 0.032m2 最高时速 120km/h 电池容量 42kw。h 最大续行里程 26
13、0km 假如汽车上只有司机一人，质量为 60kg，汽车以 60km/h 的速度匀速行驶 36km，耗电 9kWh，汽车所受的阻力为汽车总重的 0.05 倍。g10N/kg，试问： (1)电动机的工作原理是 (选填“电流的磁效应” 、 “磁场对电流的作用”)电动汽车前进和倒退是通过改变 来改变电动机的转动方向的。 (2)电动汽车对水平地面的压强是多少？ (3)电动汽车牵引力所做的功是多大？ (4)电动汽车电能转化为机械能的效率是多大？ 【答案】(1)磁场对电流的作用；电流的方向； (2)电动汽车对水平地面的压强为 4.5105Pa； (3)电动汽车牵引力所做的功为 2.592107J； (4)电
14、动汽车电能转化为机械能的效率是 80%。 【解析】(1)电动机的工作原理是磁场对电流的作用； 电动汽车的前进和倒车时，要改变电动机的转动方向，而电动机的转动方向与电流和磁场方向有关，而改变电流方向更为方便；即改变通电导体的电流电动汽车前进和倒退是通过改变电流的方向来改变电动机的转动方向的。 (2)电动汽车对水平地面的压力为： FG(m1+m2)g(1380kg+60kg)10N/kg1.44104N； 电动汽车对地面的压强为： p4.5105Pa； (3)电动汽车匀速行驶，所以牵引力与阻力平衡， 则电动汽车受到的牵引力为： Ff0.05G0.051.44104N720N； 则电动车行驶 60k
15、m，牵引力做的功为： WFs720N36103 m2.592107J； (4)这个过程耗电： W总9kWh93.6106 J3.24107J； 电动汽车电能转化为机械能的效率： 100%80%。 4.(2019山西山西)小明携带质量为10kg的行李箱从太原到运城， 选择了尾气零排放的动车组D2503次列车出行。经查询， D2503 次列车时刻表如下表。 若该动车组列车全程匀速行驶在平直的轨道上， 牵引力恒为 2.8105N，供电电路输入动车组列车的电功率恒为 2107W(g 取 10N/kg) 站次 站名 到达时间 开车时间 运行里程 1 太原南 8：25 0 2 运城北 10：10 10：1
16、2 360km 3 西安北 11：22 556km 请你根据以上信息，解答下列问题： (1)求该动车组列车从太原南站到运城北站牵引力所做的功。 (2)求该动车组列车从太原南站到运城北站将电能转化为机械能的效率。 【答案】(1)该动车组列车从太原南站到运城北站牵引力所做的功为 1.0081011 J。 (2)该动车组列车从太原南站到运城北站将电能转化为机械能的效率为 80%。 【解析】(1)由表可知，太原南站到运城北站动车组行驶路程 s360km3.6105m， 所以动车组列车做的功： WFs2.8105N3.6105 m1.0081011 J； (2)由表可知，动车组列车从太原南站到运城北站的
17、时间： t10：108：251h45min6300s， 由 P可得，动车组消耗的电能： W电Pt2107w6300s1.261011J， 所以电能转化为机械能的效率： 100%100%80%。 5(2019 河南模拟河南模拟)新能源纯电功汽车因其环保、节能、高效、维护方使等诸多优势，将来有望取代燃油车成为人们日常使用的重要交通工具，现在常德市的出租汽车中就已出现了纯电动汽车的靓丽身影。电动汽车提供能量的装置为车内的电池组，当它给电动机供电时，电动机将驱动车轮行驶。如图所示为国内某型号的纯电动汽车，若该车和车内乘客的总质量为 2.4103kg每个车轮与地血的接触面积为 0.01m2当该车在水平路
18、面上以 25m/s 的速度匀速行驶时，它受到的阻力约等于人和车总重的 0.02 倍，此时电池组加在电动机两端的电压为 320V， 通过电动机的电流为 60A 若连接导线的电阻不计， 传动装置消耗的能量不计，求： (1)该电动汽车此时对地面的压强； (2)该电动汽车将电能转化为机械能的效率； (3)该电动汽车电动机线圈的电阻。 【答案】(1)该电动汽车车此时对地面的压强是 6105Pa； (2)该电动汽车将电能转化为机械能的效率是 6.25%； (3)该电动汽车电动机线圈的电阻是 2。 【解析】(1)电动汽车对水平地面的压力：F=G=mg=2.4103kg10N/kg=2.4104N，受力面积
19、S=4S0=40.01m2=0.04m2， 电动汽车对水平地面的压强：p=6105Pa； (2)电动汽车在水平路面上匀速行驶，则汽车受到的牵引力 F=f=0.02G=0.022.4104N=480N，汽车匀速行驶牵引力做功的功率：P有用=Fv=480N25m/s=1.2104W； 电动汽车行驶消耗的电功率：P电=UI=320V60A=1.92104W； 则该电动车将电能转化为机械能的效率：=100%=100%=62.5%； (3)若连接导线的电阻不计，传动装置消耗的能量不计，则电动机线圈的发热功率为： P热=P电P有用=1.92104W1.2104W=7.2103W， 根据 P=I2R 可得：
20、线圈的电阻 R=2。 6.两轮自平衡电动车作为一种新兴的交通工具，倍受年轻人的喜爱(如图所示)下表是某型号两轮自平衡电动车的主要技术参数 整车质量 20kg 锂电池电压 48V 锂电池容量 12Ah 电动车额定电压 48V 电动机额定功率 350W (1)图中小景的质量为 40kg，轮胎与地面的总接触面积为 0.01m2，求地面受到的压强(g 取 10N/kg) (2)若电动机以额定功率工作，求锂电池充足一次电最多可骑行的时间(精确到 0.1) (3)锂电池充足电后，电动车在平直的公路上匀速行驶，受到的平均阻力为 96N，最多能连续行驶 17.28km，求电动车工作的效率 【答案】(1)地面受
21、到的压强为 6104Pa； (2)锂电池充足一次电最多可骑行的时间为 5924.6s； (3)电动车工作的效率为 80% 【解析】小景骑车时对地面的压力等于小景和电动车的重力之和，根据 F=G=mg 求出其大小，又知道轮胎与地面的总接触面积，根据 p=F/S 求出地面受到的压强； 由表格数据可知锂电池的电压和容量，根据 W=UIt 求出锂电池充足一次电储存的电能，根据 P=W/t 求出电动机以额定功率工作时最多可骑行的时间； 电动车在平直的公路上匀速行驶处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，二力大小相等，根据W=Fs 求出牵引力做的功，根据=100%求出电动车工作的效率 (1)小景骑车
22、时对地面的压力： F=G总=(m车+m人)g=(20kg+40kg)10N/kg=600N， 地面受到的压强：p=F/S=600N /0.01m2=6104Pa； (2)锂电池充足一次电储存的电能：W电=UIt=48V12A3600s=2.0736106J， 由 P=可得，最多可骑行的时间： t=5924.6s； (3)电动车在平直的公路上匀速行驶处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力， 则牵引力 F=f=96N， 牵引力做的功：W=Fs=96N17.28103m=1.65888106J， 电动车工作的效率： =100%=100%=80% 7.如图所示是一直流电动机提升重物的装置。已知重
23、物质量 m =50kg，电源电压 U =110V 保持不变，电动机线圈的电阻 R = 4， 不计各处摩擦， 当电动机以某一速度匀速向上提升重物时， 电路中的电流 I = 5A(g=10Nkg)。求： (1)电源的输出功率； (2)电动机线圈电阻 R 的发热功率； (3)试从能量转化和守恒的角度，求重物上升的速度大小。 【答案】(1)550W；(2)100W；(3)0.9m/s。 【解析】(1)P出 = UI =110V5A = 550W (2)P热 = I2R = (5A)24= 100W (3)因能量守恒，电动机对重物做的功的功率为： P有用= P出P热=550W100W=450W 又因为：
24、P= Wt = Fht =Fvtt =Fv， 且匀速向上提升重物时：F=G=mg=50kg10Nkg=500N， 所以：v = P有用F = 450W500N =0.9m/s. 8.近年来，我市的轿车市场十分火爆，各种新型轿车驶进千家万户。如图乙所示为某新型轿车测定油箱内油面高度的电路原理图。其中电源电压恒为 6V，R0是阻值为 5的定值电阻，A 是油量指示表(实质是一只电流表， 油量的变化通过电流的变化同步显示出来)。 Rx为压敏电阻， 它的电阻随受到的压力变化关系如下表。(取 g10N/kg) 压力/N 0 50 100 150 200 250 300 350 400 电阻/ 550 39
25、5 275 170 90 60 40 25 5 (1)若轿车以 90kW 的恒定功率启动作直线运动， 且整个运动过程中受到的阻力不变， 速度 v 与时间 t 的关系如图丙所示，在 025s 时间内，轿车的牵引力与阻力关系可能的是：牵引力_阻力(选填“大于” 、“等于” 、 “小于” 、 “大于或等于”)。 (2)由(1)中的条件求在 05s 时间内轿车发动机做功多少? (3)如果空油箱的质量为 5kg，油量表的零刻度线对应于电流表上的示数是多少? (4)若电流表的量程为 00.6A，该油箱加满油时，指针恰好指示最大刻度，求油箱的容积。(汽油=0.7103kg/m3) 【答案】(1)大于或等于
26、(2)轿车发动机做功 WPt90103W5s4.5105J (3)I0.015A(4)0.05m3 【解析】(1)从图象可以看出，在 025s 时间内，轿车的速度从逐渐变大，到匀速运动；速度逐渐变大时，牵引力大于阻力，速度不变时，受力平衡，牵引力等于阻力；所以轿车的牵引力与阻力关系可能的是大于或等于； (2)轿车的功率 P=90kW=9104W， 轿车发动机做功：W=Pt=9104W5s=4.5105J； (3)空油箱的重力 G油箱=m油箱g=5kg10N/kg=50N， 从表中可以看出，50N 压力对应的电阻值为 395， 电阻 Rx与电阻 R0串联，电路中的总电阻 R1=Rx+R0=395
27、+5=400， 电流表的示数为：I=0.015A； (4)油箱加满油时，电路中的电流为 I=0.6A， 由 I=得，电路中的总电阻为： R=10， 压敏电阻的阻值为：R=RR0=105=5， 查表可知，压敏电阻受到的压力为 400N，则油箱和油重力为 400N， 油的重力为：G油=400N50N=350N， 油的质量为：m油= G油/g =35kg， 油的体积：V油= m油/油=0.05m3， 油箱的容积等于油的体积，为 0.05m3 9.我国规定的饮酒驾车和醉酒驾车标准如表如图甲是对驾驶员进行现场检测的呼气式酒精检测仪，用于检测驾驶人员呼气酒精浓度呼气中的酒精浓度与血液中的酒精浓度关系为：血
28、液酒精浓度 X=呼气酒精浓度y2200 类型 标准(血液中的酒精浓度 X) 非饮酒驾车 20mg/100mL 饮酒驾车 20mg/100mL80mg/100mL 醉酒驾车 80mg/100mL 酒精测试仪由酒精气体传感器(相当于随呼气酒精浓度变化的变阻器)，与一个定值电阻及一个电压表组成，图乙是它的原理图，电源电压 1.5V，定值电阻 R1=40，传感器的电阻值 R2与呼气酒精浓度 y 的关系如图丙所示测试时，按下开关等仪器正常后，被测者口含紧吹气管吹气 4s，测试仪显示结果 某驾驶员接受测试，电压表示数是 0.5V该驾驶员测试结果是什么类型？ 如果被测者测试时，口没有含紧吹管吹气，请根据流体
29、压强与流速的关系，分析对测试结果的影响 【答案】某驾驶员接受测试，电压表示数是 0.5V该驾驶员测试结果是非饮酒驾驶；如果被测者测试时，口没有含紧吹管吹气，被测者呼出的气体流动加快，压强减小，周围的空气向被测者呼出的气体流动，一起进入仪器内， 相当于把呼气中的酒精浓度稀释了， 检测到的酒精浓度比被测者实际的呼气酒精浓度低 【解析】由电路图可知，R1与 R2串联，电压表测 R1两端的电压，当电压表的示数为 0.5V，根据串联电路的电压特点求出 R2两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的电流；再根据欧姆定律求出 R2的阻值；根据图象读出呼气酒精浓度；流体压强与流速的关系：流速越大
30、的地方压强越小 (1)由电路图可知，R1与 R2串联，电压表测 R1两端的电压， 当电压表示数是 0.5V 时，根据串联电路的电压特点可知 R2两端的电压： U2=UU1=1.5V0.5V=1V， 因串联电路中各处的电流相等， 所以，电路中的电流：I=I2=I1= U1/I1=0.0125A； 则 R2的阻值：R2= U2/I2=80； 由图象可知，当 R2=80时，呼气酒精浓度为 5103mg/100mL； 则血液酒精浓度 X=呼气酒精浓度 y2200=5103mg/100mL2200=11mg/100mL； 由表格数据可知：血液酒精浓度 X=11mg/100mL20mg/100mL，属于非
31、饮酒驾驶； (2)如果被测者测试时，口没有含紧吹管吹气，被测者呼出的气体流动加快，压强减小，周围的空气向被测者呼出的气体流动，一起进入仪器内，相当于把呼气中的酒精浓度稀释了，检测到的酒精浓度比被测者实际的呼气酒精浓度低 10.(2018 湖南岳阳湖南岳阳)小雯设计了一个测量物体重力的托盘称，如图是原理示意图，其中的托盘用来放置被测物体的，OBA 是可以绕 0 点转动的杠杆，R1是压力传感器，(其电阻值会随所受压力大小变化而变化，变化关系如下表)，R0为定值电阻， 显示重力大小的仪表是一个量程为 03V 的电压表，已知 OAOB=21，R0=100，电源电压恒为 3V(忽略托盘、杠杆及压杆的重力
32、) (1)拖盘上没有物体时，压力传感器 R1的电阻值 (2)当托盘上放被测物体时，电压表的示数如图，则此时压力传感器 R1上的电压是多少？ (3)第(2)题中被测物体的重力是多少？ 【答案】(1)300；(2)1V；(3)所测物体的最大重力为 400N 【解析】(1)由表格可知，当压力为 0 时，压力传感器的电阻为 300； 当物体重力增加时，压力传感器 R1的电阻值变小，串联电路的总电阻变小，根据欧姆定律可知电路中总电流变大，定值电阻两端的电压变大，即电压表的示数变大 (2)电压表量程为 03V，则最小分度为 0.1V，则示数 U0=2V； 由串联电路的电压规律可得： U1=U-U0=3V-
33、2V=1V； 电路中的电流为 I1=I0= U0/R0=0.02A； 压力传感器 R1上的阻值为 R1= U1/I1 =50； 查表得：F=250N； 由杠杆的平衡可得：GlOB=FlOA， G=500N； (3)杆秤到最大称量时，电阻 R0两端的电压 U0=3V， 由串联电路的电压规律可得： U1=U-U0=6V-3V=3V； 电路中的电流为 I1=I0=0.03A； 压力传感器 R1上的阻值为 R1=100； 查表得：F=200N； 由杠杆的平衡可得：GlOB=FlOA， G最大=400N； 11.某物理兴趣小组设计了一个压力报警装置，工作原理如图所示。ABO 为一水平杠杆，OA 长 12
34、0cm，O为支点，AB：OB=5：1；已知报警器 R0的阻值恒为 10，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，报警器 R0开始发出报警信号。踏板、压杆和杠杆的质量均忽略不计。求： F/N 0 5 10 15 20 25 30 R/ 45 34 24 18 14 12 10 (1)电源电压为多少？ (2)当报警器开始报警时，踏板设定的最大压力值为多少？ (3)若电源电压变为 14V，为保证报警器仍在踏板原设定的最大压力值时报警，应在杠杆上水平调节踏板触点 B 的位
35、置。试计算说明触点 B 应向哪个方向移动多少厘米？ 【答案】(1)电源电压为 11V； (2)当报警器开始报警时，踏板设定的最大压力值为 150N； (3)若电源电压变为 14V，为保证报警器仍在踏板原设定的最大压力值时报警，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】【解析】(1)闭合开关时，压力传感器 R 和 R 报警器 R0串联，电压表测报警器 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=45， 已知 R0=10， 电压表的示数为 2V， 此时电路中的电流：I= U0/ R0=2V/10=0.2A， 电源电
36、压为：U=I(R+R0)=0.2A(10+45)=11V； (2)报警器 R0开始发出报警信号时，其电压为 U0=5V， 此时电路中的电流：I=U0/ R0=5V/10=0.5A， 传感器两端的电压：U传=UU0=11V5V=6V， 此时传感器的阻值：R= U传/ I=6V/0.5A=12， 由图象可知，当传感器的阻值为 12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/6=1/6120cm=20cm， 根据杠杆平衡条件可得：F压OA=F踏OB，即 25N6=F踏1， 解得 F踏=150N，即踏板设定的最大压力值为 150N； (
37、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，保证 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，为保证报警器仍在踏板原设定的最大压力值时报警(即电压表示数仍然为 5V)，电路中的电流仍为 0.5A； 报警时压力传感器的电阻：R= (U- U0)/I= (14V- 5V)/0.5A =18； 由图象可知，当传感器的阻值为 18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 150NOB=15N1.2m， 解得 OB=0.12m=12cm； 移动的距离：s=OBOB=20cm12cm=8cm， 故触点 B 应该向左移动 8cm。
