问题标题:
【小明设计的压力传感器如图.它的主要构成部分:支板和压力杠杆ABO,压力传感器R(电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻),显示压力大小的仪表A(实质是电流表)、滑轮组合(】
问题描述:
小明设计的压力传感器如图.它的主要构成部分:支板和压力杠杆ABO,压力传感器R(电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻),显示压力大小的仪表A(实质是电流表)、滑轮组合(滑轮组合由动滑轮Q和安装在水平杆CD上的两个定滑轮组成).图中水平杆CD与竖直杆EH、DI组合成支架固定在水平地面上.设支板和压力杠杆ABO、杠杆组件的质量、绳的质量,滑轮与轴的摩擦可以忽略不计.接通电源后,压力传感器两端的电压恒为4.8V,取g=10N/kg.其中AO:BO=5:1,压力传感器R的电阻与所受压力的关系如下表所示
请回答:
(1)当电流表的示数为25mA且压力杠杆ABO在水平位置平衡时,支板处受到的压力为多大?
(2)若人的体重为700N,当支板上放重物G1和重物G2两种情况下,人匀速拉绳时对地面的压强P1和P2之比为多少?
沈国土回答:
(1)由表中数据可知,电阻R与压力F是一次函数关系,设R=kF+b,代入数据得:R=300-0.6F;∵I=25mA,I=,∴R===192Ω,由R=300-0.6F得:F=180N;由杠杆平衡条件得:AO?F=OB?FN,AO:BO=5:1,支板处受到的压力FN=900N,(2)当支板上放重物G1=650N,I1=20mA时,∵I=,∴R1===240Ω,由表中数据可知,F′=100N,由杠杆平衡条件得:AO?F′=OB?FN1,AO:BO=5:1,支板处受到的压力FN1=500N,当支板上放重物G2=1500N,I2=32mA时,∵I=,∴R2===150Ω,由表中数据可知,F″=250N,由杠杆平衡条件得:AO?F″=OB?FN2,AO:BO=5:1,支板处受到的压力FN2=1250N,∵2F1+FN1=G1+G动,∴2F1+500N=650N+G动,①∵2F2+FN2=G2+G动,∴2F2+1250N=1500N+G动,②F1:F2=2:3③,由①②③解得:G动=50N;∴F1=×(G1+G动-FN1)=×(650N+50N-500N)=100N,F1=×(G2+G动-FN2)=×(1500N+50N-1250N)=150N,对人进行受力分析可知:人受重力G人、拉力F、支持力N,由平衡条件得:T1=N1=G人-F1=700N-100N=600N,T2=N2=G人-F2=700N-150N=550N,则压强之比===.答:(1)支板处受到的压力为900N.(2)人匀速拉绳时对地面的压强P1和P2之比为12:11.分析:(1)根据表中数据求出电阻与力的关系,应用欧姆定律及杠杆平衡条件可以求出支板受到的压力.(2)由欧姆定律、杠杆平衡条件、物体平衡条件、压强公式分析解题.点评:本题是一道综合题,难度较大,应用欧姆定律、杠杆平衡条件、物体的平衡条件、压强公式进行分析计算,可以正确解题.
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