题目

小明观察到高速公路进出口处设有测量货车重力的检测装置，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，O为支点，OA：AB＝1：4，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20Ω，电流表的量程为0～0.6A，压力传感器R固定放置，R的阻值随所受压力F变化的关系如图乙所示。平板、压杆和杠杆的质量均忽略不计。 （1） 当平板上不放物体时，闭合开关，电流表的示数为0.2A，求电源电压是多大？ （2） 该模拟装置能测量的物体的最大重力是多大？ （3） 电池用久后，电压变小，其他条件不变，要使装置能测量的最大物重不变。若只更换电阻R0 ， 则更换后的电阻应（选填“大于”或“小于”）R0。若只水平调节杠杆上触点A的位置，触点A应向（选填“左”或“右”）方向移动。 答案： 闭合开关，两电阻串联接入电路，电流表通过电路的电流，当平板空载时，电流表的示数为0.2A，由乙图可知，压力传感器阻值为R=70Ω，串联电路总电阻等于各分电阻之和，由欧姆定律可得电源电压为U=I（R0+R）=0.2A×（20Ω+70Ω）=18V 根据乙图图像可知压敏电阻的阻值随压力的增大而减小，根据串联电路电阻规律结合欧姆定律可知压敏电阻所受压力越大，通过电路的电流越大，电流表的量程为0～0.6A，所以通过电路最大的电流为0.6A，根据I=UR得，此时电路的总电阻为R=UI′=18V0.6A=30Ω压敏电阻的阻值为R′=R−R0=30Ω-20Ω=10Ω由图乙可知压敏电阻此时受到的压力为60N，OA：AB＝1：4。根据杠杆平衡条件可得，此时杠杆A处受到的力为G=FA=FB×OBOA=60N×(1+4)1=300N杠杆A处受到的力即物体的重力，所以该模拟装置能测量的物体的最大重力是300N。 【1】小于【2】左

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