Question

如圖所示為雅娟同學設計的汽車模型    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，V 顯示汽車推力的儀表是由量程為3V的電壓表改裝而成，D點所受壓力與滑動變阻器AP段電阻R的阻值變化關系如下表所示．

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

若杠桿等推力檢測裝置的質量均忽略不計，滑動變阻器最大電阻R為300Ω，電源輸出電壓恒為3.0V．則
（1）當滑動變阻器AP電阻R的阻值為150Ω時，汽車E通過F對C點的推力是多少？
（2）當該檢測裝置D點所受壓力為零時，電壓表的示數(shù)為多少伏特？
（3）為了把電壓表改裝成檢測C點推力大小的儀表，請你把電壓表讀數(shù)所對應C點的壓力直接填入下表．

V電壓表/v		1	2	3
C點壓力F/N

Answer 1

【答案】分析：（1）由上表可知，當R=150Ω時，F(xiàn)_D=15N，根據(jù)杠桿的平衡條件求出E通過F對C點的推力；
（2）由題意可知檢測裝置D點所受壓力為零時，滑片P移至B端，電壓表測量電源電壓；
（3）根據(jù)歐姆定律可知，電壓表的示數(shù)對應AP段電阻R的阻值，再查表可知對應D點壓力，最后根據(jù)杠桿的平衡條件求出對應C點的壓力．
解答：解：（1）由表中查得，當R=150Ω時，F(xiàn)_D=15N
根據(jù)杠桿平衡條件得：F_C?OC=F_D?OD 
F_C=F_D=5F_D=5×15N=75N；
（2）當F_D=0N時，滑片P移至B端，
電壓表測量電源電壓，此時電壓表的示數(shù)為3.0V；
（3）當電壓表的示數(shù)分別為：0、1V、2V、3V時，
AP段電阻R的阻值分別為：0、100Ω、200Ω、300Ω，
對應D點壓力為：30N、20N、10N、0；
根據(jù)杠桿的平衡條件可得：
對應C點的壓力為：150N、100N、50N、0；
改裝儀表的示數(shù)特征如下表：

電壓表V/V		1	2	3
C點壓力F/N	150	100	50

答：（1）汽車E對C點的推力是75N；（2）D點所受壓力為零時電壓表的示數(shù)為3V；（3）如上表所示．
點評：本題巧妙地將電學知識與杠桿結合在一起，考查了杠桿平衡及電路的相關知識，是道好題．