题目

如图所示，小丽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，OA∶AB=1∶4，平板上物体所受重力的大小通过电流表读数显示。已知电源电压为12V，R0为定值电阻，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，电流表的量程为0-0.6A，平板、压杆和杠杆的质量均忽略不计。当平板上物体所受重力为100N时，闭合开关S，电流表的示数为0.4A，求： （1） 定值电阻R0的阻值； （2） 当平板空载时，电流表的示数； （3） 当电路输出电功率为电路输出最大电功率的0.5倍时，压力传感器R受到的压力； （4） 电源用久后电压变小为9V，若要求此时平板上重为100N的物体对应的电流表示数和电源电压为12V的情况下相同，如果只水平调节杠杆上触点A的位置，则触点A应向哪个方向移动?移动多少厘米? 答案： 解：平板上物体所受重力G=100N时，对平板的压力FA=G=100N由题知OA∶AB=1∶4OA∶OB=1∶5OA=15OB=15×1=0.2m由杠杆平衡条件可得GlOA=FlOB压力传感器受到的压力F=GlOAlOB=100N×15=20N由R的阻值随所受压力F变化关系图像得R=20Ω，总电阻R总=UI=12V0.4A=30Ω定值电阻R0的阻值R0=R总-R=30Ω-20Ω=10Ω答：定值电阻R0的阻值是10Ω 解：由图可知当平板空载时，G′=0N，则F′=0N，压力传感器的阻值为70Ω，总电阻R总′=R0+R′=10Ω+70Ω=80Ω电流表示数I′=UR总′=12V80Ω=0.15A答：当平板空载时，电流表的示数是0.15A 解：在电路安全的情况下，电流最大，电路的功率最大，电流的最大值I大=0.6A，则电路的最大输出功率P大=UI大=12V×0.6A=7.2W电路输出电功率为P=0.5P大=0.5×7.2W=3.6W电路中的电流I″=PU=3.6W12V=0.3A该电路的总电阻R总″=UI=12V0.3A=40Ω此时压力传感器的阻值为R″=R总″-R0=40Ω-10Ω=30Ω由图乙可知，此时压力传感器R受到的压力F″=16N。答：当电路输出电功率为电路输出最大电功率的0.5倍时，压力传感器R受到的压力是16N 解：当U=9V时，要使平板上的重为100N的物体对应的电流表示数仍为0.4A，则此时电路中的总电阻R总′′=UI=9V0.4A=22.5ΩR'''=R总'''−R0=22.5Ω−10Ω=12.5Ω从乙图象可知，传感器受到的压力为F=23N，由杠杆平衡条件可得GlOA′=F″lOBlOA′=FlOBG=23N×1m100N=0.23m触点A应向左移动，移动l=lOA′-lOA=0.23m-0.2cm=0.03m答：触点A应向左移动，移动0.03m

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