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
压力F/N | 0 | 50 | 100 | 150 | 200 | 250 | 300 | … |
电阻R/![]() | 300 | 270 | 240 | 210 | 180 | 150 | 120 | … |
请回答:(1)当电流表的示数为25 mA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?
(1)900N(2)12:11
题目分析:(1)通过表中数据分析可知,电阻R的阻值与压力F成一次函数关系,设它们的关系式为:R=kF+b,代入相关数据可得:R="300―0.6F" (1分)
∵I=25mA ∴ 据R=300―0.6F可知:F=180N
又AO••F=OB•FN AO∶BO=5∶1 ∴支板处受到的压力FN=900N (1分)
(2)当支板上放重物G1=650N I1=20mA时
据表中数据分析可知:F′=100N
又AO••F′= OB•FN1 AO∶BO=5∶1 ∴支板处受到的压力FN1 =500N (1分)
当支板上放重物时 G2=1500N I2=32mA时
据表中数据分析可知:F″=250N
又AO••F″= OB•FN2 AO∶BO=5∶1 ∴支板处受到的压力FN2 =1250N (1分)
∵2F1+ FN1 =G1+ G动 ∴2F1+ 500N= 650N+ G动 (1)
∵2F2 + FN2 =G2+ G动 ∴2F2 + 1250N ="1500N" + G动 (2)
又因为F1: F2=2:3 (3)
由(1)(2)(3)式可知: G动 =50N (2分)
∴F1=×(G1+ G动—-FN1)=
×(650N + 50N–500N)=100N
∴F2=×(G2+ G动—-FN2)=
×(1500N + 50N–1250N)=150N (1分)
对人进行受力分析可知:人受重力G人,拉力F,支持力N ( 压力T = 支持力N )
∴T1 = N1 = G人–F1 =700N–100N=600N
T2 = N2 = G人–F2=700N–150N=550N
所以 =
=
=
(1分)
点评:本题考查了杠杆的平衡条件的应用和欧姆定律的计算,关键是相关知识的灵活运用,难点是根据表格信息得出动滑轮的重,属于难题.