题目

某物理兴趣小组设计了一套测量货车重力的模拟装置，工作原理如图所示。ABO为一水平杠杆，OA长1.2m，O为支点，AB：OB＝5：1，平板上物体所受重力大小通过电压表读数显示。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。当电源电压U为12V，平板空载时，闭合开关S，电压表的示数为1.5V。平板、压杆和杠杆的质量均忽略不计。    F/N 0 4 8 12 16 20 23 … R/Ω 70 60 50 40 30 20 12.5 …   （1） 定值电阻R0的阻值；  （2） 当平板上物体重120N时，电压表的示数；  （3） 电池组用久后电源电压变小为9V，要求平板上重为120N的物体对应的电压表读数和电池组的电压U＝12V的情况下相同，其它条件不变，只水平调节杠杆上触点B的位置即可实现，试判断并计算触点B应向哪个方向移动？移动多少距离？  答案： 解：压力传感器和定值电阻串联接入电路，电压表测定值电阻两端的电压，  由表格可知当平板空载时，压力传感器的阻值为70Ω，   因串联电路总电压等于各部分电压之和，串联电路各处电流相等，   则由欧姆定律可得： U0R0=U−U0R  ，即     1.5 VR0=12 V−1.5 V70Ω ，   解得：R0＝10Ω；   答：定值电阻R0的阻值为10Ω；  解：平板上物体对平板的压力：FB＝G＝120N，  由题知，AB：OB＝5：1，则OA：OB＝6：1，   由杠杆平衡条件FA×OA＝FB×OB得杠杆A点受到的压力： FA=16 FB=16×120 N=20 N ，   由于力的作用是相互的，压力传感器受到的压力为20N，   由表格可知压敏电阻的阻值：R′＝20Ω，串联电路总电阻等于各分电阻之和，   由欧姆定律得： I=UR总=UR'+R0=12 V20Ω+10Ω=0.4 A ，   此时电压表的示数；U0′＝IR0＝0.4A×10Ω＝4V；   答：当平板空载时，电压表的示数为4V；  解：电源用久后电压变小，电路中电流变小，若要求此时平板上重为120N的物体对应的电压表示数和电源电压为12V的情况下相同，则需减小压力传感器的电阻，就要增大压力传感器受到的压力，其它条件不变，由杠杆平衡条件可知，需向右移动B触点，设调节距离为L，此时压力传感器阻值为R′′，  因为此时电压表示数和R0的阻值不变，所以由欧姆定律可知电路中电流不变，仍然为0.4A，   则此时的电源电压：U1＝IR总′＝I（R′′+R0），   即9V＝0.4A×（R′′+10Ω），   解得R′′＝12.5Ω，   由表格可知可知传感器受到的压力为23N，   由于力的作用是相互的，杠杆A点受到的压力为：FA′＝23N，   由杠杆平衡条件可得：   FA′×OA＝FB×（OB+L），   23N×1.2m＝120N×（  16 ×1.2m+L），解得：L＝0.03m＝3cm。   答：如果只水平调节杠杆上触点B的位置，则触点B应向右移动，移动3cm。 

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