题目内容
【题目】在中学生创新大赛中,某初中参赛小组制作了一台电子秤。其原理结构如图甲所示。R0为定值电阻,R是压敏电阻,其阻值会随所受的压力F的变化而变化,变化范围大约为几欧到十几欧,通过电压表的读数可以得知压力大小。参赛小组通过实验绘制了压敏电阻阻值R与其所受压力F大小的关系图像,如图乙所示。请回答以下问题:
(1)如图乙所示的R-F图像,写出R和F的关系式,R=______________。(带单位)
(2)若图甲所示的电路中,在压敏电阻R上水平放置一个重力为1 N的托盘,电源电压U=9.0 V且保持不变,R0=3 Ω,电压表的量程为0~3 V。则该电子秤所能测的物体的最大重力为______________牛,此时压敏电阻的电功率为______________瓦。
(3)若电源电压降低,则所测的物体的最大重力________(选填“变大”或“变小”),简要说明理由________。
【答案】-2 Ω/N×F+16 Ω 4 N 6 W 变大 详见解析
【解析】
(1)[1]由图乙可知R-F图像为一条直线,则说明R与F满足一次函数关系;故设
R=aF+b
分别将(1 N,14 Ω)和(4.5 N,7 Ω)代入式中,联立求解,可得
a=-2 Ω/N,b=16 Ω
所以R和F的关系式为
R=-0.2 Ω/N×F+16 Ω
(2)[2][3]由图乙知,压敏电阻的阻值会随所受的压力F增大而减小,则电子秤所能测的物体的重力最大时,压敏电阻R的阻值最小,分压最小,则R0两端的分压最大,即UR0=3 V,电路中的电流为
I===1 A
压敏电阻两端的电压
UR=U-UR0=9 V-3 V=6 V
压敏电阻的阻值
R==6 Ω
由于
R=-2 Ω/N×F+16 Ω
则
F==5 N
电子秤所能测的物体的最大重力为
G=F-G托盘=5 N-1 N=4 N
此时压敏电阻的电功率
P=UR I=6 V×1 A=6 W
(3)[4][5]若电源电压降低,电子秤所测的物体的重力最大时定值电阻两端分得的电压最大,即UR0保持不变,由
UR=U-UR0
知,压敏电阻两端的电压变小,则由串联电路电阻和电压成正比知,压敏电阻的阻值变小,由图像知,压敏电阻的阻值随压力的增大而减小,则电子秤所能测的物体的最大重力变大。
【题目】小明与同学们在“探究滑动摩擦力与哪些因素有关”的实验中,提出如下猜想:
猜想一:滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度有关;
猜想二:滑动摩擦力大小与接触面所受的压力大小有关。
(1)实验中,用弹簧测力计水平拉动木块,使其沿水平面做________运动,根据二力平衡的知识可知,此时弹簧测力计的示数就等于木块所受的滑动摩擦力的大小。
(2)实验中经过多次测量,记录的数据如下表所示,第4次实验时弹簧测力计的读数如图所示,则第4次实验木块所受的摩擦力为________N。
次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
接触面 | 木板 | 木板 | 木板 | 棉布 | 毛巾 |
压力/N | 2.0 | 1.5 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
弹簧测力计示数/N | 0.8 | 0.6 | 0.4 | 0.6 |
(3)分析1、2、3次实验,在接触面粗糙程度不变的条件下,滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力大小成________。
(4)分析________三次实验数据,可以得出结论:滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。在第3次实验中若用3.5 N的力水平拉动木块,则木块受到的滑动摩擦力为________N。
(5)实验后同学们总结本实验时,一致认为读数时弹簧测力计示数不稳定,造成这一现象的原因有____________________________________________________________(写出一点即可)。