题目内容
【题目】某同学设计了一种“自动限重器”，如图甲所示。该装置由控制电路和工作电路组成，其主要元件有电磁继电器、货物装载机(实质是电动机)、压敏电阻R1和滑动变阻器R2等。压敏电阻R1的阻值随压力F变化的关系如图乙所示。当货架承受的压力达到限定值，电磁继电器会自动控制货物装载机停止向货架上摆放物品。已知控制电路的电源电动势E＝6V，r＝2Ω，电磁继电器线圈的阻值忽略不计。请你解答下列问题：
(1)当电磁继电器线圈中的电流大小为15mA时，衔接被吸下。若货架能承受的最大压力为800N，则所选滑动变阻器R2的最大阻值至少为____Ω。
(2)硅光电池是一种可将光能转换为电能的器件，现将控制电路中的电源换成硅光电池，用一定强度的光照射硅光电池，调节滑动变阻器，通过测量得到该电池的U－I曲线(如图丙)。不改变滑片的位置，当货架能承受的压力逐渐增加时，该硅光电池的内阻将____，内电路上消耗的功率将____。(以上两空选填“增大”“减小”“先增大后减小”“先减小后增大”或“不变”)
(3)若控制电路中的电源换成硅光电源，不改变滑片的位置，即如(2)中数值，现测得硅光电源两端电压为5.4V，则货架上承受的压力为____N。
【答案】318Ω增大增大90N
【解析】
试题（1）将货物装载机和上触点串联组成工作电路，将
、滑动变阻器
、电磁铁串联接入控制电路，连接电路如图所示：
（2）∵与串联，∴
，所以根据闭合电路的欧姆定律
由图乙可知：
时，
，所以
,即：滑动变阻器的最大阻值至少为
.
（3）由丙图可知，随着外电路电阻变大，硅光电源的
图线的斜率绝对值逐渐变大，即硅光电源的内阻随外电路电阻变大而变大,当不改变滑片的位置，当货架能承受的压力逐渐增加时，的电阻变大，所以该硅光电池的内阻将增大.由丙图可知，随着外电路电阻变大，硅光电源的路端电压逐渐减小，根据闭合电路欧姆定律，内电压变大．电路的总电流又增大，所以
逐渐变大.
（4）硅光电源两端电压为
，由丙图可知此时电流为
，所以根据欧姆定律外电路的总电阻为
，所以
，根据乙图可知，此时对应的压力为
.
【题目】某学生做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验.实验时把弹簧竖直悬挂起来，在下端挂钩码，每增加一只钩码均记下对应的弹簧伸长的长度x，数据记录如表所示.
钩码个数 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
弹力F/N | 0 | 1.0 | 2.0 | 3.0 | 4.0 | 5.0 | 6.0 | 7.0 |
弹簧伸长的长度x/cm | 0 | 2.00 | 3.98 | 6.02 | 7.97 | 9.95 | 11.80 | 14.00 |
(1)根据表中数据在图甲中作出F－x图线______；
(2)根据F－x图线可以求得弹簧的劲度系数为________N/m；
(3)估测弹簧弹力为5 N时弹簧的弹性势能为________ J.
(4)一位同学做此实验时得到如图乙所示的F－x图线，说明此同学可能出现了哪种错误？________.
