Question

9．如圖所示為某科學(xué)興趣小組同學(xué)設(shè)計(jì)的汽車模型推力檢測裝置，它主要是由推力接受器F和壓力杠桿OCD、壓力傳感器D和測量電路組成，其中OC：OD=1：5，顯示汽車推力的儀表是由量程為3V的電壓表改裝而成，D點(diǎn)所受壓力與滑動(dòng)變阻器AP段電阻R的阻值變化關(guān)系如表所示．若杠桿等推力檢測裝置的質(zhì)量均忽略不計(jì)，滑動(dòng)變阻器最大電阻R₀為300Ω，電源輸出電壓恒為3.0V．

序號	1	2	3	4	5	6	7
D點(diǎn)壓力F/N	0	5	10	15	20	25	30
電阻R/Ω	300	250	200	150	100	50	0

（1）當(dāng)滑動(dòng)變阻器AP電阻R的阻值為120Ω時(shí)，D點(diǎn)所受壓力是90牛頓？
（2）為了把電壓表改裝成檢測C點(diǎn)推力大小的儀表，請計(jì)算在電壓表讀數(shù)為2V的地方要標(biāo)注壓力幾牛．
（3）滑片P從A向B滑動(dòng)的過程中電路消耗的電功率C
A．一直變大   B．一直變小    C．一直不變   D．先變大后變小    E．先變小后變大．

Answer 1

分析 （1）由上表可知，電阻每減小50Ω，D點(diǎn)的壓力增加5N，據(jù)此求出當(dāng)R=120Ω時(shí)，D點(diǎn)的壓力F_D，然后根據(jù)杠桿的平衡條件求出E通過F對C點(diǎn)的推力；
（2）由電路圖可知，滑片移動(dòng)時(shí)不能改變接入電路中的電阻，但可以改變AP部分電阻的大小，根據(jù)歐姆定律求出電路中的電流，再根據(jù)歐姆定律求出電壓表的示數(shù)為2V時(shí)AP段的阻值，根據(jù)表格數(shù)據(jù)得出對應(yīng)D點(diǎn)壓力，再根據(jù)杠桿的平衡條件得出對應(yīng)C點(diǎn)的壓力；
（3）滑片P從A向B滑動(dòng)的過程中電路中的電流不變，根據(jù)P=UI可知電路消耗電功率的變化．

解答 解：（1）由表中數(shù)據(jù)可得，電阻每減小50Ω，D點(diǎn)的壓力增加5N，因此每減小10Ω，D點(diǎn)壓力增加1N，
則當(dāng)R=120Ω時(shí)，F(xiàn)_D=18N；
根據(jù)杠桿平衡條件得：F_C•OC=F_D•OD，
所以，F(xiàn)_C=$\frac{OD}{OC}$F_D=5F_D=5×18N=90N；
（2）由電路圖可知，滑片移動(dòng)時(shí)不能改變接入電路中的電阻，但可以改變AP部分電阻的大小，
則電路中的電流：
I=$\frac{U}{{R}_{0}}$=$\frac{3.0V}{300Ω}$=0.01A，
當(dāng)電壓表的示數(shù)為2V時(shí)，AP段的阻值：
R_AP=$\frac{{U}_{AP}}{I}$=$\frac{2V}{0.01A}$=200Ω，
由表格數(shù)據(jù)可知，對應(yīng)D點(diǎn)壓力F_D′=10N，
根據(jù)杠桿的平衡條件可得，對應(yīng)C點(diǎn)的壓力：
F_C′=$\frac{OD}{OC}$F_D′=5F_D′=5×10N=50N；
（3）滑片P從A向B滑動(dòng)的過程中電路中的電流不變，由P=UI可知，電路消耗電功率不變．
答：（1）90；
（2）電壓表讀數(shù)為2V的地方要標(biāo)注壓力50牛；
（3）C．

點(diǎn)評 本題巧妙地將電學(xué)知識與杠桿結(jié)合在一起，考查了杠桿平衡及電路的相關(guān)知識，有一定的難度．