某物理兴趣小组设计了一个拉力传感器,工作原理如图所示。其中M、N均为绝缘材料,将N固定在地面上,P、Q间是可伸...
问题详情:
某物理兴趣小组设计了一个拉力传感器,工作原理如图所示。其中M、N均为绝缘材料,将N固定在地面上,P、Q间是可伸缩导线(电阻不计),*簧上端M和滑动变阻器R2的滑片P固定在一起,电源电压为12V,拉力F竖直向上。闭合开关S,当拉力为10N时,电流表示数为1A,电压表示数为2V。
(1)拉力F为10N时,求R2接入电路的阻值大小;
(2)拉力F为10N时,求10s内R1产生的热量;
(3)已知拉力F的大小与滑动变阻器R2接入电路的阻值大小成正比例关系,即F=kR2,求k的数值,拉动M,当电压表示数为8V时,求拉力F的大小。
【回答】
(1)2Ω;(2)100J;(3)5N/Ω,100N
【解析】(1)由图可知,RR2串联,电压表测R2两端电压,电流表测电路中电流,拉力F为10N时,R2接入电路的阻值大小
(2)拉力F为10N时,由串联电路电压的规律可知R1两端的电压
U1=U-U2=12V-2V=10V
串联电路中各处的电流相等,通过R1的电流为1A,R1的阻值
R1=
10s内R1产生的热量
Q=I12R1t=(1A)2×10Ω×10s=100J
(3)拉力F为10N时,滑动变阻器R2接入电路的阻值是2Ω,拉力F的大小与滑动变阻器R2接入电路的阻值大小成正比例关系,即
F=kR2
k=
当电压表示数为8V时,R1两端的电压
U1′=U-U2′=12V-8V=4V
通过电路的电流
I′=I1′==0.4A
滑动变阻器R2接入电路的阻值
R2′==20Ω
因为
F=kR2=5N/ΩR2
所以
F′=5N/Ω×20Ω=100N
答:(1)拉力F为10N时,R2接入电路的阻值大小是2Ω;
(2)拉力F为10N时,10s内R1产生的热量是100J;
(3)k的数值是5N/Ω,拉动M,当电压表示数为8V时,拉力F的大小是100N。
知识点:电功率单元测试
题型:计算题
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