中考物理一轮微专题复习专题48中考力电综合计算题（教师版）

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专题48 力电综合计算题

解决力电综合计算题一般涉及到的物理公式包括速度公式、密度公式、重力公式、压强公式、浮力公式、机械功和功率、机械效率公式、电功公式、电功率公式等；涉及到的物理规律有二力平衡条件、液体压强规律、阿基米德原理、杠杆平衡条件、欧姆定律、焦耳定律等。

【例题】(2020山东泰安)小明观察到高速公路进出口处设有测量货车重力检测装置，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，OB长1m，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10Ω，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)当电池组电压U0＝12V，平板上物体所受重力分别是80N和100N时，闭合开关S，分别求出电流表的读数；
(2)电池组用久后电压变小为U1，这时平板上物体重100N时，电流表读数为0.3A，求U1的大小；
(3)在第(2)问情况中，电池组电压大小为U1，要求平板上重为100N的物体对应的电流表读数和电池组电压U0＝12V的情况下相同，小明采取了两种解决办法：
①其它条件不变，只更换电阻R0，试求出更换后的R0′的大小。
②其它条件不变，只水平调节杠杆上触点A的位置，试判断并计算触点A应向哪个方向移动？移动多少厘米？
【答案】(1)0.3A和0.4A；(2)9V；(3)①2.5Ω；②触点A应向左移动，移动3厘米
【解析】(1)由杠杆平衡条件可知，当FA1＝80N，FA2＝100N时
FA1·OA＝FB1·OB
80N·OA＝FB1·OB
FA2·OA＝FB2·OB
100N·OA＝FB2·OB
由题意可知
OA∶AB=1∶4
OA∶OB=1∶5
解得FB1＝16N，FB2＝20N
由R的阻值随所受压力F变化关系图象得R1＝30Ω、R2＝20Ω
由欧姆定律得
I1==0.3A
I2==0.4A
(2)U1的大小U1=IR总2=I0(R2＋R0)＝0.3A×(20Ω+10Ω)=9V
(3)①其它条件不变，只更换电阻R0为R0′，由题意得
U1=I2R总2′=I2(R2＋R0′)
9V=0.4A×(20Ω+R0′)
解得R0′＝2.5Ω
②其它条件不变，只向左调节A触点Lcm，压力传感器阻值为R3
U1=I2R总3=I2(R3＋R0)
9V=0.4A×(R3＋10Ω)
解得R3＝12.5Ω
从图象可知FB3＝23N，由杠杆平衡条件FB3·OB＝FA2·(OA＋L)
23N×1m＝100N×(×1m＋L)
解得L＝3cm
【对点练习】如图中甲是电子秤的原理图(图中压力表是用电流表改装的)。已知电源电压为24V，电阻R0=60Ω，压力传感器Rx的阻值随所受压力F变化的图像如图乙，压力传感器表面能承受的最大压力为400N，压杆与压力传感器的接触面积是2×104m2(托盘和压杆的质量可以忽略不计)。求：

(1)该压力传感器能承受的最大压强；
(2)当压力为200N时，由乙图可知压力传感器Rx的阻值是多少？
(3)当压力为200N时，通过R0的电流为多少？R0消耗的电功率为多少？
【答案】(1)2.78×106Pa (2)180Ω (3)0.6W
【解析】(1)压力传感器能承受的最大压强：
p=F/S==2×106Pa；
(2)由图乙知，当压力为200N时，由乙图可知压力传感器Rx的阻值是180Ω；
(3)由图甲知，R0与Rx串联，所以当电压为200N时，通过R0的电流：
I0=I=U/R=0.1A；
R0消耗的电功率：P0=U0I0=I02R0=(0.1A)2×60Ω=0.6W．
【对点练习】小强同学利用学过的物理知识设计了一个拉力计，图甲是其原理图，硬质弹簧右
端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计)，定值电阻R0=5Ω，
a b是一根长5 cm的均匀电阻丝，其阻值为25Ω，电源电压U=3V，电流表的量程0——0.6A，
请回答：

(1)小强在电路中连入R0的目的是。
(2)当拉环不受力时，滑片处与a端，闭合开关S后电流表的读数是多少？
(3)已知该弹簧伸长的长度△L，与所受拉力F间的关系如图乙所示，通过计算说明，开关S闭合后，当电流表指针指在0.3A处时，作用在拉环上水平向右的拉力是多大？
【答案】(1)保护电流表(2)0.1A(3)400N
【解析】(1)电路中必须接入R0，其目的是保护电流表．
(2)当拉环不受拉力时，滑片P处于a端，闭合开关S后电流表的读数应为I=0.1A．
(3)当电流表读数为0.3A时，
根据欧姆定律，可得R0两端的电压为U0=I1R0=0.3A×5Ω=1.5V，
则R1两端的电压为：U1=U﹣U0=3V﹣1.5V=1.5V，
故R1接入电路部分的电阻R1=5Ω，
因电阻丝的电阻值与长度成正比，
故可知弹簧被拉长的长度为△L=4cm，
对照图乙，可知作用在拉环上的水平向右的拉力为F=400N．

1．(2020黑龙江龙东农垦森工)根据《电动自行车安全技术规范》，交管部门规定自2019年5月1日起未申领临时标识的“非标”电动自行车不得上路行驶。如图是小明家新购买的电动自行车，整车质量为40kg。小明爸爸以18km/h的速度匀速骑行9km的过程中，电动机两端的电压恒为48V，通过的电流是6.25A，车轮与地面的总接触面积为200cm2．小明爸爸的质量是60kg，g取10N/kg。求本次骑行过程中：
(1)骑行所用时间。
(2)车对地面的压强。
(3)电动机的功率。

【答案】(1)骑行所用时间为0.5h；
(2)车对地面的压强为5×104Pa；
(3)电动机的功率为300W。
【解析】(1)由v＝得骑行时间：
t＝＝＝0.5h；
(2)小明爸爸和车的总质量：
m＝40kg+60kg＝100kg，
总重力：
G＝mg＝100kg×10N/kg＝1000N，
车对地面的压力：
F＝G＝1000N，
受力面积S＝200cm2＝0.02m2，
对地面的压强：
p＝＝＝5×104Pa；
(3)电动机的功率：
P＝UI＝48V×6.25A＝300W。
2.(2019贵州黔东南)某同学设计了一个利用如图1所示的电路来测量海水的深度，其中R1＝2Ω是一个定值电阻，R2是一个压敏电阻，它的阻值随所受液体压力F的变化关系如图2所示，电源电压保持6V不变，将此压敏电阻用绝缘薄膜包好后放在一个硬质凹形绝缘盒中，放入海水中保持受力面水平，且只有一个面积为0.02m2的面承受海水压力。(设海水的密度ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg)
(1)当电流表示数为0.2A时，求压敏电阻R2的阻值；
(2)如图2所示，当压敏电阻R2的阻值为20Ω时，求此时压敏电阻R2所在深度处的海水压强；
(3)若电流的最大测量值为0.6A，则使用此方法能测出海水的最大深度是多少？

【答案】(1)当电流表示数为0.2A时，压敏电阻R2的阻值为28Ω；
(2)当压敏电阻R2的阻值为20Ω时，压敏电阻R2所在深度处的海水压强为2×106Pa；
(3)若电流的最大测量值为0.6A，则使用此方法能测出海水的最大深度是500m。
【解析】(1)由I＝可得，当电流表示数为0.2A时电路的总电阻：
R总＝＝＝30Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，压敏电阻R2的阻值：
R2＝R总﹣R2＝30Ω﹣2Ω＝28Ω；
(2)当压敏电阻R2的阻值为20Ω时，由图2可知，压敏电阻受到的压力F＝4×104N，
此时压敏电阻R2所在深度处的海水压强：
p＝＝＝2×106Pa；
(3)当电流表的示数I′＝0.6A时，使用此方法能测出海水的深度最大，
此时电路的总电阻：
R总′＝＝＝10Ω，
此时压敏电阻的阻值：
R2′＝R总′﹣R2＝10Ω﹣2Ω＝8Ω，
由图2可知，压敏电阻受到的压力F′＝10×104N，
此时压敏电阻R2所在深度处的海水压强：
p′＝＝＝5×106Pa，
由p＝ρgh可得，使用此方法能测出海水的最大深度：
h＝＝＝500m。

物体的质量：m＝＝＝14kg。
3．(2019山东枣庄)节能减排，绿色环保，新能源汽车成为未来汽车发展的方向。某种型号纯电动汽车的部分参数如表：
空车质量
1380kg
最大功率
100kW
轮胎与地面总接触面积
0.032m2
最高时速
120km/h
电池容量
42kw。h
最大续行里程
260km
假如汽车上只有司机一人，质量为60kg，汽车以60km/h的速度匀速行驶36km，耗电9kW•h，汽车所受的阻力为汽车总重的0.05倍。g＝10N/kg，试问：
(1)电动机的工作原理是　　(选填“电流的磁效应”、“磁场对电流的作用”)电动汽车前进和倒退是通过改变　　来改变电动机的转动方向的。
(2)电动汽车对水平地面的压强是多少？
(3)电动汽车牵引力所做的功是多大？
(4)电动汽车电能转化为机械能的效率是多大？
【答案】(1)磁场对电流的作用；电流的方向；
(2)电动汽车对水平地面的压强为4.5×105Pa；
(3)电动汽车牵引力所做的功为2.592×107J；
(4)电动汽车电能转化为机械能的效率是80%。
【解析】(1)电动机的工作原理是磁场对电流的作用；
电动汽车的前进和倒车时，要改变电动机的转动方向，而电动机的转动方向与电流和磁场方向有关，而改变电流方向更为方便；即改变通电导体的电流电动汽车前进和倒退是通过改变电流的方向来改变电动机的转动方向的。
(2)电动汽车对水平地面的压力为：
F＝G＝(m1+m2)g＝(1380kg+60kg)×10N/kg＝1.44×104N；
电动汽车对地面的压强为：
p4.5×105Pa；
(3)电动汽车匀速行驶，所以牵引力与阻力平衡，
则电动汽车受到的牵引力为：
F＝f＝0.05G＝0.05×1.44×104N＝720N；
则电动车行驶60km，牵引力做的功为：
W＝Fs＝720N×36×103 m＝2.592×107J；
(4)这个过程耗电：
W总＝9kW•h＝9×3.6×106 J＝3.24×107J；
电动汽车电能转化为机械能的效率：
η100%＝80%。
4.(2019山西)小明携带质量为10kg的行李箱从太原到运城，选择了尾气零排放的动车组D2503次列车出行。经查询，D2503次列车时刻表如下表。若该动车组列车全程匀速行驶在平直的轨道上，牵引力恒为2.8×105N，供电电路输入动车组列车的电功率恒为2×107W．(g取10N/kg)
站次
站名
到达时间
开车时间
运行里程
1
太原南
﹣
8：25
0
2
运城北
10：10
10：12
360km
3
西安北
11：22
﹣
556km
请你根据以上信息，解答下列问题：
(1)求该动车组列车从太原南站到运城北站牵引力所做的功。
(2)求该动车组列车从太原南站到运城北站将电能转化为机械能的效率。
【答案】(1)该动车组列车从太原南站到运城北站牵引力所做的功为1.008×1011 J。
(2)该动车组列车从太原南站到运城北站将电能转化为机械能的效率为80%。
【解析】(1)由表可知，太原南站到运城北站动车组行驶路程s＝360km＝3.6×105m，
所以动车组列车做的功：
W＝Fs＝2.8×105N×3.6×105 m＝1.008×1011 J；
(2)由表可知，动车组列车从太原南站到运城北站的时间：
t＝10：10﹣8：25＝1h45min＝6300s，
由P＝可得，动车组消耗的电能：
W电＝Pt＝2×107w×6300s＝1.26×1011J，
所以电能转化为机械能的效率：
η＝×100%＝×100%＝80%。
5．(2019河南模拟)新能源纯电功汽车因其环保、节能、高效、维护方使等诸多优势，将来有望取代燃油车成为人们日常使用的重要交通工具，现在常德市的出租汽车中就已出现了纯电动汽车的靓丽身影。电动汽车提供能量的装置为车内的电池组，当它给电动机供电时，电动机将驱动车轮行驶。如图所示为国内某型号的纯电动汽车，若该车和车内乘客的总质量为2.4×103kg．每个车轮与地血的接触面积为0.01m2．当该车在水平路面上以25m/s的速度匀速行驶时，它受到的阻力约等于人和车总重的0.02倍，此时电池组加在电动机两端的电压为320V，通过电动机的电流为60A．若连接导线的电阻不计，传动装置消耗的能量不计，求：
(1)该电动汽车此时对地面的压强；
(2)该电动汽车将电能转化为机械能的效率；
(3)该电动汽车电动机线圈的电阻。

【答案】(1)该电动汽车车此时对地面的压强是6×105Pa；
(2)该电动汽车将电能转化为机械能的效率是6.25%；
(3)该电动汽车电动机线圈的电阻是2Ω。
【解析】(1)电动汽车对水平地面的压力：F=G=mg=2.4×103kg×10N/kg=2.4×104N，受力面积S=4S0=4×0.01m2=0.04m2，
电动汽车对水平地面的压强：p===6×105Pa；
(2)电动汽车在水平路面上匀速行驶，则汽车受到的牵引力F=f=0.02G=0.02×2.4×104N=480N，汽车匀速行驶牵引力做功的功率：P有用=Fv=480N×25m/s=1.2×104W；
电动汽车行驶消耗的电功率：P电=UI=320V×60A=1.92×104W；
则该电动车将电能转化为机械能的效率：η=×100%=×100%=62.5%；
(3)若连接导线的电阻不计，传动装置消耗的能量不计，则电动机线圈的发热功率为：
P热=P电﹣P有用=1.92×104W﹣1.2×104W=7.2×103W，
根据P=I2R可得：线圈的电阻R===2Ω。
6.两轮自平衡电动车作为一种新兴的交通工具，倍受年轻人的喜爱(如图所示)．下表是某型号两轮自平衡电动车的主要技术参数．
整车质量
20kg
锂电池电压
48V
锂电池容量
12A•h
电动车额定电压
48V
电动机额定功率
350W
(1)图中小景的质量为40kg，轮胎与地面的总接触面积为0.01m2，求地面受到的压强(g取10N/kg)
(2)若电动机以额定功率工作，求锂电池充足一次电最多可骑行的时间(精确到0.1)
(3)锂电池充足电后，电动车在平直的公路上匀速行驶，受到的平均阻力为96N，最多能连续行驶17.28km，求电动车工作的效率．

【答案】(1)地面受到的压强为6×104Pa；
(2)锂电池充足一次电最多可骑行的时间为5924.6s；
(3)电动车工作的效率为80%．
【解析】小景骑车时对地面的压力等于小景和电动车的重力之和，根据F=G=mg求出其大小，又知道轮胎与地面的总接触面积，根据p=F/S求出地面受到的压强；
由表格数据可知锂电池的电压和容量，根据W=UIt求出锂电池充足一次电储存的电能，根据P=W/t求出电动机以额定功率工作时最多可骑行的时间；
电动车在平直的公路上匀速行驶处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，二力大小相等，根据W=Fs求出牵引力做的功，根据η=×100%求出电动车工作的效率．
(1)小景骑车时对地面的压力：
F=G总=(m车+m人)g=(20kg+40kg)×10N/kg=600N，
地面受到的压强：p=F/S=600N /0.01m2=6×104Pa；
(2)锂电池充足一次电储存的电能：W电=UIt=48V×12A×3600s=2.0736×106J，
由P=可得，最多可骑行的时间：
t′==≈5924.6s；
(3)电动车在平直的公路上匀速行驶处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，
则牵引力F=f=96N，
牵引力做的功：W=Fs=96N×17.28×103m=1.65888×106J，
电动车工作的效率：
η=×100%=×100%=80%．
7.如图所示是一直流电动机提升重物的装置。已知重物质量m =50kg，电源电压U =110V保持不变，电动机线圈的电阻R = 4Ω，不计各处摩擦，当电动机以某一速度匀速向上提升重物时，电路中的电流I = 5A(g=10N／kg)。求：

(1)电源的输出功率；
(2)电动机线圈电阻R的发热功率；
(3)试从能量转化和守恒的角度，求重物上升的速度大小。
【答案】(1)550W；(2)100W；(3)0.9m/s。
【解析】(1)P出 = UI =110V×5A = 550W
(2)P热 = I2R = (5A)2×4Ω= 100W
(3)因能量守恒，电动机对重物做的功的功率为：
P有用= P出—P热=550W－100W=450W
又因为：P= = =F×=Fv，
且匀速向上提升重物时：F=G=mg=50kg×10N／kg=500N，
所以：v = = =0.9m/s.
8.近年来，我市的轿车市场十分火爆，各种新型轿车驶进千家万户。如图乙所示为某新型轿车测定油箱内油面高度的电路原理图。其中电源电压恒为6V，R0是阻值为5Ω的定值电阻，A是油量指示表(实质是一只电流表，油量的变化通过电流的变化同步显示出来)。Rx为压敏电阻，它的电阻随受到的压力变化关系如下表。(取g＝10N/kg)

压力/N
0
50
100
150
200
250
300
350
400
电阻/Ω
550
395
275
170
90
60
40
25
5
(1)若轿车以90kW的恒定功率启动作直线运动，且整个运动过程中受到的阻力不变，速度v与时间t的关系如图丙所示，在0～25s时间内，轿车的牵引力与阻力关系可能的是：牵引力________阻力(选填“大于”、“等于”、“小于”、“大于或等于”)。
(2)由(1)中的条件求在0～5s时间内轿车发动机做功多少?
(3)如果空油箱的质量为5kg，油量表的零刻度线对应于电流表上的示数是多少?
(4)若电流表的量程为0～0.6A，该油箱加满油时，指针恰好指示最大刻度，求油箱的容积。(ρ汽油=0.7×103kg/m3)
【答案】(1)大于或等于
(2)轿车发动机做功W＝Pt＝90×103W×5s＝4.5×105J
(3)I＝0.015A(4)0.05m3
【解析】(1)从图象可以看出，在0～25s时间内，轿车的速度从逐渐变大，到匀速运动；速度逐渐变大时，牵引力大于阻力，速度不变时，受力平衡，牵引力等于阻力；所以轿车的牵引力与阻力关系可能的是大于或等于；
(2)轿车的功率P=90kW=9×104W，
轿车发动机做功：W=Pt=9×104W×5s=4.5×105J；
(3)空油箱的重力G油箱=m油箱g=5kg×10N/kg=50N，
从表中可以看出，50N压力对应的电阻值为395Ω，
电阻Rx与电阻R0串联，电路中的总电阻R1=Rx+R0=395Ω+5Ω=400Ω，
电流表的示数为：I===0.015A；
(4)油箱加满油时，电路中的电流为I′=0.6A，
由I=得，电路中的总电阻为：
R′===10Ω，
压敏电阻的阻值为：R=R′﹣R0=10Ω﹣5Ω=5Ω，
查表可知，压敏电阻受到的压力为400N，则油箱和油重力为400N，
油的重力为：G油=400N﹣50N=350N，
油的质量为：m油= G油/g =35kg，
油的体积：V油= m油/ρ油=0.05m3，
油箱的容积等于油的体积，为0.05m3．
9.我国规定的饮酒驾车和醉酒驾车标准如表．如图甲是对驾驶员进行现场检测的呼气式酒精检测仪，用于检测驾驶人员呼气酒精浓度．呼气中的酒精浓度与血液中的酒精浓度关系为：血液酒精浓度X=呼气酒精浓度y×2200．
类型
标准(血液中的酒精浓度X)
非饮酒驾车
Χ＜20mg/100mL
饮酒驾车
20mg/100mL≤Χ＜80mg/100mL
醉酒驾车
Χ≥80mg/100mL
酒精测试仪由酒精气体传感器(相当于随呼气酒精浓度变化的变阻器)，与一个定值电阻及一个电压表组成，图乙是它的原理图，电源电压1.5V，定值电阻R1=40Ω，传感器的电阻值R2与呼气酒精浓度y的关系如图丙所示．测试时，按下开关等仪器正常后，被测者口含紧吹气管吹气4s，测试仪显示结果．
①某驾驶员接受测试，电压表示数是0.5V．该驾驶员测试结果是什么类型？
②如果被测者测试时，口没有含紧吹管吹气，请根据流体压强与流速的关系，分析对测试结果的影响．

【答案】①某驾驶员接受测试，电压表示数是0.5V．该驾驶员测试结果是非饮酒驾驶；②如果被测者测试时，口没有含紧吹管吹气，被测者呼出的气体流动加快，压强减小，周围的空气向被测者呼出的气体流动，一起进入仪器内，相当于把呼气中的酒精浓度稀释了，检测到的酒精浓度比被测者实际的呼气酒精浓度低．
【解析】由电路图可知，R1与R2串联，电压表测R1两端的电压，当电压表的示数为0.5V，根据串联电路的电压特点求出R2两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的电流；再根据欧姆定律求出R2的阻值；根据图象读出呼气酒精浓度；流体压强与流速的关系：流速越大的地方压强越小．
(1)由电路图可知，R1与R2串联，电压表测R1两端的电压，
当电压表示数是0.5V时，根据串联电路的电压特点可知R2两端的电压：
U2=U﹣U1=1.5V﹣0.5V=1V，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，电路中的电流：I=I2=I1= U1/I1==0.0125A；
则R2的阻值：R2= U2/I2==80Ω；
由图象可知，当R2=80Ω时，呼气酒精浓度为5×10﹣3mg/100mL；
则血液酒精浓度X=呼气酒精浓度y×2200=5×10﹣3mg/100mL×2200=11mg/100mL；
由表格数据可知：血液酒精浓度X=11mg/100mL＜20mg/100mL，属于非饮酒驾驶；
(2)如果被测者测试时，口没有含紧吹管吹气，被测者呼出的气体流动加快，压强减小，周围的空气向被测者呼出的气体流动，一起进入仪器内，相当于把呼气中的酒精浓度稀释了，检测到的酒精浓度比被测者实际的呼气酒精浓度低．
10.(2018湖南岳阳)小雯设计了一个测量物体重力的托盘称，如图是原理示意图，其中的托盘用来放置被测物体的，OBA是可以绕0点转动的杠杆，R1是压力传感器，(其电阻值会随所受压力大小变化而变化，变化关系如下表)，R0为定值电阻， 显示重力大小的仪表是一个量程为0——3V的电压表，已知OA∶OB=2∶1，R0=100Ω，电源电压恒为3V(忽略托盘、杠杆及压杆的重力)

(1)拖盘上没有物体时，压力传感器R1的电阻值
(2)当托盘上放被测物体时，电压表的示数如图，则此时压力传感器R1上的电压是多少？
(3)第(2)题中被测物体的重力是多少？
【答案】(1)300；(2)1V；(3)所测物体的最大重力为400N．
【解析】(1)由表格可知，当压力为0时，压力传感器的电阻为300Ω；
当物体重力增加时，压力传感器R1的电阻值变小，串联电路的总电阻变小，根据欧姆定律可知电路中总电流变大，定值电阻两端的电压变大，即电压表的示数变大．
(2)电压表量程为0～3V，则最小分度为0.1V，则示数U0=2V；
由串联电路的电压规律可得：
U1=U-U0=3V-2V=1V；
电路中的电流为I1=I0= U0/R0==0.02A；
压力传感器R1上的阻值为R1= U1/I1 ==50Ω； 
查表得：F=250N；
由杠杆的平衡可得：GlOB=FlOA，
G===500N； 
(3)杆秤到最大称量时，电阻R0两端的电压U0′=3V，
由串联电路的电压规律可得：
U1′=U-U0′=6V-3V=3V；
电路中的电流为I1′=I0′===0.03A；
压力传感器R1上的阻值为R1′===100Ω； 
查表得：F′=200N；
由杠杆的平衡可得：GlOB=FlOA，
G最大===400N； 
11.某物理兴趣小组设计了一个压力报警装置，工作原理如图所示。ABO为一水平杠杆，OA长120cm，O为支点，AB：OB=5：1；已知报警器R0的阻值恒为10Ω，压力传感器R固定放置，R的阻值随所受压力F变化的关系如表所示。闭合开关S，水平踏板空载时，电压表的示数为2V；当水平踏板所受压力增大，电压表示数达到5V时，报警器R0开始发出报警信号。踏板、压杆和杠杆的质量均忽略不计。求：
F/N
0
5
10
15
20
25
30
…
R/Ω
45
34
24
18
14
12
10
…

(1)电源电压为多少？
(2)当报警器开始报警时，踏板设定的最大压力值为多少？
(3)若电源电压变为14V，为保证报警器仍在踏板原设定的最大压力值时报警，应在杠杆上水平调节踏板触点B的位置。试计算说明触点B应向哪个方向移动多少厘米？
【答案】(1)电源电压为11V；
(2)当报警器开始报警时，踏板设定的最大压力值为150N；
(3)若电源电压变为14V，为保证报警器仍在踏板原设定的最大压力值时报警，应在杠杆上水平调节踏板触点B的位置，触点B应该向左移动8cm。
【解析】(1)闭合开关时，压力传感器R和R报警器R0串联，电压表测报警器R0两端的电压，
由表格数据可知，当踏板空载时(F=0N)，压力传感器的电阻为R=45Ω，已知R0=10Ω，电压表的示数为2V，
此时电路中的电流：I= U0/ R0=2V/10Ω=0.2A，
电源电压为：U=I(R+R0)=0.2A×(10Ω+45Ω)=11V；
(2)报警器R0开始发出报警信号时，其电压为U0′=5V，
此时电路中的电流：I′=U0′/ R0=5V/10Ω=0.5A，
传感器两端的电压：U传=U﹣U0′=11V﹣5V=6V，
此时传感器的阻值：R′= U传/ I′=6V/0.5A=12Ω，
由图象可知，当传感器的阻值为12Ω时，对应的压力F压=25N，
由题知，ABO为一水平杠杆，O为支点，AB：OB=5：1，则OB=OA/6=1/6×120cm=20cm，
根据杠杆平衡条件可得：F压×OA=F踏×OB，即25N×6=F踏×1，
解得F踏=150N，即踏板设定的最大压力值为150N；
(3)若电源电压增大变为14V时，R0两端分得的电压增大，根据串联电路的分压特点可知，应增大压敏电阻分担的电压，保证R0两端分得的电压不变，此时就应该增大压敏电阻的阻值；
因压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，所以应该减小压杆对传感器的压力，由杠杆平衡条件F压×OA=F踏×OB可知，OA不变，F踏不变，所以F压和OB成正比，要减小压杆对传感器的压力，应减小OB，即把踏板触点B向左移动。
若电源电压变为14V，为保证报警器仍在踏板原设定的最大压力值时报警(即电压表示数仍然为5V)，电路中的电流仍为0.5A；
报警时压力传感器的电阻：R″= (U′- U0)/I= (14V- 5V)/0.5A =18Ω；
由图象可知，当传感器的阻值为18Ω时，对应的压力为F压′=15N，
根据杠杆平衡条件可得：F踏×OB′=F压′×OA，即150N×OB′=15N×1.2m，
解得OB′=0.12m=12cm；
移动的距离：s=OB﹣OB′=20cm﹣12cm=8cm，
故触点B应该向左移动8cm。