题目内容
4．
如图所示为小科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，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的阻值变化关系如表所示．| 序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| D点压力F/N | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
| 电阻R/Ω | 300 | 250 | 200 | 150 | 100 | 50 | 0 |
（1）当滑动变阻器AP电阻R的阻值为120Ω时，汽车E通过F对C点的推力是90N．
（2）当该检测装置D点所受压力为零时，电压表的示数为3.0V．
（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点的压力直接填入表中．
| 电压表V/v | 0 | 1 | 3 |
| C点压力F/N | 150 | 100 | 0 |
分析 （1）由上表可知，电阻每减小50Ω，D点的压力增加5N，据此求出当R=120Ω时，D点的压力FD，然后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）根据表中数据找出C点处的力FC与电阻连入值的关系式，然后对其表达式转化为最简关系式．
解答 解：
（1）由表中数据可得，电阻每减小50Ω，D点的压力增加5N，因此没减小10Ω，D点压力增加1N，因此当R=120Ω时，FD=18N；
根据杠杆平衡条件得：FC•OC=FD•OD
FC=$\frac{OD}{OC}$•FD=5FD=5×18N=90N；
（2）当FD=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）由表格可知：C点处的力FC与电阻连入值的关系式为：R入=300Ω-10FC，
进一步可知电阻连入值与C点处的力FD的关系式：R入=300Ω-10FC=300Ω-10$\frac{{F}_{D}}{5}$=300Ω-2FD，
而电路中的电流I=$\frac{U}{{R}_{总}}$=$\frac{3V}{300Ω}$=0.01A是不变的，则电压表的示数UV=IR入=0.01A×（300Ω-2FD）=3V-0.02FD，由式可知，UV与FD成一次函数，所以改装后的刻度是均匀的．
改装仪表的示数特征如下表：
| 电压表V/v | 0 | 1 | 3 |
| C点压力F/N | 150 | 100 | 0 |
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，难度较大．
练习册系列答案
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12．
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目前很多城市已经使用了风光互补路灯系统（如图所示），它具备了风能和太阳能产品的双重优点，该系统既可通过太阳能电池组独立发电并储存在蓄电池，也可以通过风力发电机独立发电并储存在蓄电池；在风、光都具备时可以同时发电．某种型号的风光互补路灯技术参数如下．| 风力发电 额定功率 | 风力发电 额定风速 | 风力发电机启动风速 | 路灯额定电压 | 路灯额定功 率 | 太阳能电池板平均输出功率 |
| 260W | 8m/s | 3m/s | 24V | 60W | 100W |
（2）如果太阳光照射到地面时的辐射功率为800J/（s•m2）（1s辐射在每1m2上的光能为800J），若太阳能电池板的面积为1.25m2，太阳能电池光电转换效率为多大？
（3）在平均风速为8m/s的晚上，风力发电机除了保障路灯正常工作外，同时还给蓄电池充电，如果风力发电机一晚上工作时间为8h，则在这段时间内蓄电池储存电能是多少kW•h？
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| A． | 电冰箱比风扇多 | B． | 电风扇比电冰箱多 | ||
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