Question

如图所示为雅娟同学设计的汽车模型    推力检测装置，它主要是由推力接受器F和压力杠杆OCD、压力传感器D和测量电路组成，其中OC：OD=1：5，V 显示汽车推力的仪表是由量程为3V的电压表改装而成，D点所受压力与滑动变阻器AP段电阻R的阻值变化关系如下表所示．

序号	1	2	3	4	5	6	7
D点压力F/N		5	10	15	20	25	30
电阻R/Ω	300	250	200	150	100	50	0

若杠杆等推力检测装置的质量均忽略不计，滑动变阻器最大电阻R为300Ω，电源输出电压恒为3.0V．则
（1）当滑动变阻器AP电阻R的阻值为150Ω时，汽车E通过F对C点的推力是多少？
（2）当该检测装置D点所受压力为零时，电压表的示数为多少伏特？
（3）为了把电压表改装成检测C点推力大小的仪表，请你把电压表读数所对应C点的压力直接填入下表．

V电压表/v		1	2	3
C点压力F/N

Answer 1

【答案】分析：（1）由上表可知，当R=150Ω时，F_D=15N，根据杠杆的平衡条件求出E通过F对C点的推力；
（2）由题意可知检测装置D点所受压力为零时，滑片P移至B端，电压表测量电源电压；
（3）根据欧姆定律可知，电压表的示数对应AP段电阻R的阻值，再查表可知对应D点压力，最后根据杠杆的平衡条件求出对应C点的压力．
解答：解：（1）由表中查得，当R=150Ω时，F_D=15N
根据杠杆平衡条件得：F_C?OC=F_D?OD 
F_C=F_D=5F_D=5×15N=75N；
（2）当F_D=0N时，滑片P移至B端，
电压表测量电源电压，此时电压表的示数为3.0V；
（3）当电压表的示数分别为：0、1V、2V、3V时，
AP段电阻R的阻值分别为：0、100Ω、200Ω、300Ω，
对应D点压力为：30N、20N、10N、0；
根据杠杆的平衡条件可得：
对应C点的压力为：150N、100N、50N、0；
改装仪表的示数特征如下表：

电压表V/V		1	2	3
C点压力F/N	150	100	50

答：（1）汽车E对C点的推力是75N；（2）D点所受压力为零时电压表的示数为3V；（3）如上表所示．
点评：本题巧妙地将电学知识与杠杆结合在一起，考查了杠杆平衡及电路的相关知识，是道好题．