题目内容

17．如图甲是一种电子秤的原理示意图．电压表的量程为0～3V（可对应显示质量大小），当传感器受到最大压力时，电压表的示数达到最大值．已知电阻R0=60Ω，压力传感器R的阻值随所受压力变化的图象如图乙所示，压力传感器表面能承受的最大压强为2×106Pa．压杆与R的接触面积是2cm2，设托盘和压杆的质量可以忽略不计，电源电压恒定不变，求：

（1）压力传感器R能承受的最大压力是多大；
（2）求电源电压；
（3）空载和满载（R受最大压力时）两种情形R0所消耗的电功率之比．

分析 （1）根据压强公式可计算压力传感器能承受的最大压力；
（2）由图象知，压力传感器表面能承受的最大压强时其电阻的大小，传感器受到最大压力时，电压表示数达到最大值为3V，根据欧姆定律可计算电路电流，结合串联电路电流和电阻特点可计算电源电压；
（3）由图象托盘空载时，压力为0，从图象可知R′=300Ω，再根据串联电路的特点、欧姆定律和电功率公式求出此时R0所消耗的电功率；同理根据满载压力传感器能承受的最大压力为400N时，R=60Ω，求出R0所消耗的电功率，从而计算两次R0所消耗的电功率之比．

解答 解：
（1）由题知，压力传感器表面能承受的最大压强为2×106Pa．压杆与R的接触面积是2cm2，
由p=$\frac{F}{S}$可得，压力传感器R能承受的最大压力：
F=pS=2×106Pa×2×10-4m2=400N；
（2）由图知，R与R0串联，电压表测R0两端电压，
当传感器受到最大压力400N时，由图象可知R=60Ω，此时电压表示数达到最大值为3V，
由串联电路特点和欧姆定律可得此时电路中电流：
I=I0=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{3V}{60Ω}$=0.05A，
所以电路中此时的总电阻：R总=R0+R=60Ω+60Ω=120Ω，
由欧姆定律可得电源电压：U=IR总=0.05A×120Ω=6V；
（3）由图象知，托盘空载，R′=300Ω，
此时电路的总电阻：R总′=R0+R′=60Ω+300Ω=360Ω，
电路电流：I′=$\frac{U}{{R}_{总}′}$=$\frac{6V}{360Ω}$=$\frac{1}{60}$A，
此时R0所消耗的电功率：P0′=I′2R0=（$\frac{1}{60}$A）2×60Ω=$\frac{1}{60}$W，
托盘满载传感器承受压力最大为400N，R=60Ω，
这时两电阻串联并且电阻值相等，
所以：UR=U0=$\frac{1}{2}$U=$\frac{1}{2}$×6V=3V，
所以：P0=$\frac{{{U}_{0}}^{2}}{{R}_{0}}$=$\frac{（3V）^{3}}{60Ω}$=$\frac{3}{20}$W，
所以：P0′：P0=$\frac{1}{60}$W：$\frac{3}{20}$W=1：9．
答：（1）压力传感器R能承受的最大压力是400N；
（2）电源电压为6V；
（3）空载和满载两种情形R0所消耗的电功率之比为1：9．

点评 本题考查了串联电路特点、欧姆定律公式的应用以及电功率公式的应用．关键能看懂图象并从中获取不同压力下压力传感器的阻值．

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12．为了探究物体动能大小与哪些因素有关，同学们设计了如图甲、乙所示的实验装置来进行实验．

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（2）图乙是让质量相同的小球沿同一光滑斜面分别从A、B处由静止自由释放，然后分别撞击到放在同一水平面上的同一木块，木块在水平面运动一段距离后静止时的情景．
（3）本实验装置的水平面如果绝对光滑，木块将会做匀速直线运动．
（4）实验后，同学们联想到在许多公交事故中，造成安全隐患的因素有汽车的“超载”与“超速”，进一步想知道，在影响物体动能大小的因素中，哪个对动能影响更大？于是利用上述器材进行了实验测定，得到的数据如下表：
实验序号小球的质量m/g小球自由滚下的高度h/cm木块被撞后运动的距离s/m
130104
2302016
360108
（a）为了探究“超载”安全隐患，应选择两个序号1、3的实验进行比较；
（b）为了探究“超速”安全隐患，应选择两个序号1、2的实验进行比较．分析表格中对应的实验数据可知：速度对物体的动能影响更大，当发生交通事故时，由此造成的危害更严重．
2．为了探究物体动能大小与哪些因素有关，同学们设计了如图甲、乙所示的实验装置来进行实验．．

（1）图甲是让不同质量的小球沿同一光滑斜面从B处由静止自由释放，然后分别撞击到放在同一水平面上的同一木块，木块在水平面运动一段距离后静止时的情景．据此你能得出的结论是速度相同时，物体的质量越大，动能越大；
（2）图乙是让质量相同的小球沿同一光滑斜面分别从A、B处由静止自由释放，然后分别撞击到放在同一水平面上的同一木块，木块在水平面运动一段距离后静止时的情景．据此你能得出结论是质量相同时，物体运动的速度越大，动能越大，
（3）实验后，同学们联想到在许多公交事故中，造成安全隐患的因素有汽车的“超载”与“超速”，进一步想知道，在影响物体动能大小的因素中，哪个对动能影响更大？于是利用上述器材进行了实验测定，得到的数据如表：
实验序号小球的质量m/g小球自由滚下的高度h/cm木块被撞后运动的距离s/cm
130104
2302016
360108
（a）为了探究“超载”安全隐患，应选择1、3 两个序号的实验进行比较
（b）为了探究“超速”安全隐患，应选择1、2 两个序号的实验进行比较．
分析表格中对应的实验数据可知：速度对物体的动能影响更大，当发生交通事故时，由此造成的危害更严重．
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