Question

【題目】某物理興趣小組設(shè)計(jì)了一個(gè)壓力報(bào)警裝置，工作原理如圖所示。ABO為一水平杠桿，OA長(zhǎng)120cm，O為支點(diǎn)，AB：OB=5：1；已知報(bào)警器R0的阻值為10，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)系如表所示。閉合開(kāi)關(guān)S，水平踏板空載時(shí)，電壓表的示數(shù)為2V；當(dāng)水平踏板所受壓力增大，電壓表示數(shù)達(dá)到5V時(shí)，報(bào)警器R0開(kāi)始發(fā)出報(bào)警信號(hào)。踏板、壓桿和杠桿的質(zhì)量均忽略不計(jì)。求：

F/N	0	5	10	15	20	25	30	…
R/	45	34	24	18	14	12	10	…

（1）電源電壓為多少？

（2）當(dāng)報(bào)警器開(kāi)始報(bào)警時(shí)，踏板設(shè)定的最大壓力值為多少？

Answer 1

【答案】（1）11V（2）150N

【解析】

（1）閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，壓力傳感器R和報(bào)警器R0串聯(lián)，電壓表測(cè)報(bào)警器R0兩端的電壓，由表格數(shù)據(jù)可知，當(dāng)踏板空載時(shí)（即F=0N），壓力傳感器的電阻為R=45Ω，已知R0=10Ω，電壓表的示數(shù)為2V，則此時(shí)電路中的電流為I===0.2A，電源電壓為U===11V。

（2）當(dāng)報(bào)警器開(kāi)始報(bào)警時(shí)，R0兩端電壓為U0’=5V，此時(shí)電路中的電流為I’===0.5A，則傳感器兩端的電壓為UR==11V-5V=6V，此時(shí)傳感器R的阻值為R===12Ω，由表格可知，當(dāng)傳感器的阻值R=12Ω時(shí)，對(duì)應(yīng)的壓力F壓=25N。因AB：OB=5：1，OA=120cm，則OB===20cm，根據(jù)杠桿平衡條件得F壓×OA=F踏×OB，則F踏===150N，即踏板設(shè)定的最大壓力值為150N。