2022年高考物理复习夯实核心素养利用传感器制作简单的自动控制装置（解析版）

12.3利用传感器制作简单的自动控制装置必备知识清单一、热敏电阻的特性1．实验原理闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察．图12．实验器材半导体热敏电阻、多用电表、温度计、铁架台、烧杯、凉水和热水．3．实验步骤(1)按图1连接好电路；(2)把多用电表置于欧姆挡，并选择适当的量程测出烧杯中没有水时热敏电阻的阻值，并记下温度计的示数；(3)向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中，记下温度计的示数和多用电表测量的热敏电阻的阻值；(4)将热水分几次注入烧杯中，测出不同温度下热敏电阻的阻值，并记录．4.数据处理图2在图2坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线．5．实验结论试卷第25页，共25页 热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大．6．注意事项实验时，加热水后要等一会儿再测热敏电阻阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温．二、光敏电阻的特性1．实验原理闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察．2．实验器材光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器、导线、电源．图33．实验步骤(1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器按图3所示电路连接好，其中多用电表置于“×100”挡；(2)先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数据；(3)打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察多用电表表盘指针显示光敏电阻阻值的情况，并记录；(4)用手掌(或黑纸)遮光时，观察多用电表表盘指针显示光敏电阻阻值的情况，并记录．4．数据处理根据记录数据分析光敏电阻的特性．5．实验结论(1)光敏电阻在暗环境下电阻值很大，强光照射下电阻值很小；(2)光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量．6．注意事项试卷第25页，共25页 (1)实验中，如果效果不明显，可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变照射到光敏电阻上的光的多少来达到实验目的；(2)欧姆表每次换挡后都要重新进行欧姆调零．命题点精析（一）热敏电阻的特性和应用典型例题例1现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60℃时，系统报警．提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9Ω)，直流电源(输出电压为U，内阻不计)，滑动变阻器R1(最大阻值为1000Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值为2000Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干．在室温下对系统进行调节，已知U约为18V，Ic约为10mA；流过报警器的电流超过20mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60℃时阻值为650.0Ω.(1)在图中完成待调节的报警系统原理电路图的连线．(2)电路中应选用滑动变阻器________(填“R1”或“R2”)．(3)按照下列步骤调节此报警系统：①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为________Ω；滑动变阻器的滑片置于______(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是________．②将开关向______(填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至________．试卷第25页，共25页 (4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用．【答案】　(1)见解析图　(2)R2　(3)①650.0　b　接通电源后，流过报警器的电流会超过20mA，报警器可能损坏　②c　报警器开始报警【解析】　(1)先用电阻箱替代热敏电阻，连接成闭合回路进行调试．电路图连接如图所示．(2)当电路中电流Ic＝10mA时，根据闭合电路欧姆定律有Ic＝，解得R总＝1800Ω，此时热敏电阻的阻值为650.0Ω，则滑动变阻器的阻值为1150Ω，所以滑动变阻器选R2.(3)①当热敏电阻阻值达到650.0Ω时，报警器就会报警，用电阻箱替代热敏电阻进行调节，应把电阻箱的阻值调到650.0Ω.若接通电源后电路中的电流过大(超过20mA)，报警器就会损坏，电流越小越安全，所以为了电路安全，闭合开关前滑片应置于b端．②用电阻箱替代热敏电阻进行调试，应将开关向c端闭合，开关闭合后要减小电路中的电阻直至报警器开始报警．练1已知一热敏电阻当温度从10℃升至60℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系。所用器材：电源E、开关S、滑动变阻器R(最大阻值为20Ω)、电压表(可视为理想电表)和毫安表(内阻约为100Ω)。(1)在虚线框中所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图。试卷第25页，共25页 (2)实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为5.5V和3.0mA，则此时热敏电阻的阻值为________kΩ(保留2位有效数字)。实验中得到的该热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线如图(a)所示。(3)将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为2.2kΩ。由图(a)求得，此时室温为________℃(保留3位有效数字)。(4)利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图(b)所示。图中，E为直流电源(电动势为10V，内阻可忽略)；当图中的输出电压达到或超过6.0V时，便触发报警器(图中未画出)报警。若要求开始报警时环境温度为50℃，则图中________(选填“R1”或“R2”)应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为________kΩ(保留2位有效数字)。【答案】(1)见解析图　(2)1.8　(3)25.5(25.3～25.8均正确)　(4)R1　1.2【解析】　(1)根据实验要求，同时利用伏安法测量其阻值随温度的变化，则测量范围比较大，所以应该采用滑动变阻器的分压式接法，同时热敏电阻的阻值从几千欧姆降至几百欧姆，属于大电阻，为了减小实验误差，应该采用外接法电路，所以组成测量电路图如图所示。(2)若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为5.5V和3.0mA，根据欧姆定律得此时热敏电阻的阻值为：R＝＝≈1.8×103Ω＝1.8kΩ。试卷第25页，共25页 (3)根据热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线，可知当达到热平衡后热敏电阻的阻值为2.2kΩ，对应的温度为25.5℃。(4)根据题图(b)所示电路，假设R1是热敏电阻，根据欧姆定律得输出电压为：U＝由题意知R2为定值电阻，当图中的输出电压达到或超过6.0V时，说明环境温度高，便触发报警器报警，那么热敏电阻的阻值会减小，输出电压会变大，从而报警，所以图中R1应该用热敏电阻；若要求开始报警时环境温度为50℃，通过热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线，可知：R1＝0.8kΩ，代入数据得：6.0V＝·R2解得：R2＝1.2kΩ。　练2某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性．现有器材：直流恒流电源(在正常工作状态下输出的电流恒定)、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等．(1)若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性，请你在实物图上连线．(2)实验的主要步骤：①正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调节并记录电源输出的电流值；②在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭合开关，________，________，断开开关；③重复第②步操作若干次，测得多组数据．(3)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得图所示的R－t关系图线，请根据图线写出该热敏电阻的R－t关系式：R＝________＋________t(Ω)．试卷第25页，共25页 【答案】　(1)如图所示(2)②读取温度计示数　读取电压表示数　(3)100　0.4【解析】　(3)由R－t图线可知，当t1＝10℃时，R1＝104Ω，当t2＝60℃时，R2＝124Ω，R－t图线的斜率为＝0.4Ω/℃；将图线延长，图线过原点，说明t＝0℃时的电阻为100Ω，故R－t关系式为R＝100＋0.4t(Ω)．命题点精析（二）对光敏电阻的特性和应用的考查例2为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统．光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)．某光敏电阻RP在不同照度下的阻值如下表：照度(lx)0.20.40.60.81.01.2电阻(kΩ)754028232018试卷第25页，共25页 (1)根据表中数据，请在图甲所示的坐标系描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点．(2)如图乙所示，当1、2两端所加电压上升至2V时，控制开关自动启动照明系统．请利用下列器材设计一个简单电路，给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0lx时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图．(不考虑控制开关对所设计电路的影响)提供的器材如下：光敏电阻RP(符号，阻值见上表)；直流电源E(电动势3V，内阻不计)；定值电阻：R1＝10kΩ，R2＝20kΩ，R3＝40kΩ(限选其中之一，并在图中标出)；开关S及导线若干．【答案】见解析【解析】　(1)光敏电阻的阻值随照度变化的曲线如图(a)所示，光敏电阻的阻值随照度的增大而减小．(2)根据串联电阻的正比分压关系，E＝3V，当照度降低至1.0lx时，1、2两端电压升至2V，此时光敏电阻阻值RP＝20kΩ，URP＝2V，串联电阻分压UR＝1V，由＝试卷第25页，共25页 ＝2，得R＝＝10kΩ，故选定值电阻R1，电路原理图如图(b)所示．练3电控调光玻璃能根据光照强度自动调节玻璃的透明度，将光敏电阻Rx和定值电阻R0接在9V的电源上，电源内阻不计，光敏电阻阻值随光强变化关系如表所示：光强E/cd12345电阻值/Ω18963.6[“光强”是表示光强弱程度的物理量，符号为E，单位坎德拉(cd)](1)当光照强度为4坎德拉(cd)时光敏电阻Rx的大小为________Ω；(2)其原理是光照增强，光敏电阻Rx阻值变小，施加于玻璃两端的电压降低，玻璃透明度下降，反之则玻璃透明度上升。若电源电压不变，R0是定值电阻，则下列电路图中符合要求的是________(填序号)；(3)现已知定值电阻R0为12Ω，用电压表测得光敏电阻两端的电压为3V，则此时光照强度为________。【答案】(1)4.5　(2)C　(3)3cd【解析】试卷第25页，共25页 　(1)由表格数据可知，光敏电阻Rx与光强E的乘积均为18Ω·cd不变，则当E＝4cd时，光敏电阻的阻值：Rx＝＝4.5Ω。(2)由题意可知，光敏电阻Rx与定值电阻R0串联连接，光照增强时，光敏电阻Rx阻值减小，电路中的总电阻减小，由I＝可知，电路中的电流增大，由U＝IR可知，R0两端的电压增大，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以Rx两端的电压减小，反之光照减弱时，光敏电阻Rx阻值增大，R0两端的电压减小，Rx两端的电压增大，则玻璃并联在R0两端时不符合，玻璃并联在Rx两端时符合，故A错误，C正确；若玻璃与电源并联，光照变化时，玻璃两端的电压不变，故B、D错误。(3)当R0＝12Ω，光敏电阻两端的电压Ux＝3V，因串联电路中总电压等于各分电压之和，R0两端的电压：U0＝U－Ux＝9V－3V＝6V，因串联电路中各处的电流相等，所以电路中的电流I＝＝，即＝，解得Rx′＝6Ω，此时光照强度E′＝＝3cd。练4如图甲所示，这是一批节能路灯，该路灯通过光控开关实现自动控制：电灯的亮度可自动随周围环境的亮度改变而改变。如图乙，这是其内部电路简化原理图，电源电动势为E，内阻为r，R1为光敏电阻(光照强度增大时，其电阻值减小)。现增大光照强度，则下列判断正确的是(　　)A．路端电压不变B．R0两端电压变大C．B灯变暗，A灯变亮D．电源总功率不变【答案】B【解析】增大光照强度，光敏电阻的阻值减小，电路总电阻减小，总电流增大，电源内电压增大，路端电压减小，A错误；通过A灯上的电流减小，则通过R0的电流增大，R0两端的电压变大，B灯上的电压减小，A、B两灯均变暗，B正确，C错误；电源的总功率P＝EI试卷第25页，共25页 会随着总电流的增大而增大，D错误。命题点精析（三）其他传感器的应用例3小明设计了一种酒精测试仪的电路，其电路如图所示，电源电压恒定，R为定值电阻，Q为气敏元件，其阻值RQ随被测酒精气体浓度的变化而变化。闭合开关S，检测时，当人呼出的酒精气体浓度越大，测试仪中电压表的示数越大，此时(　　)A．Q的电阻RQ越大B．电路消耗的总功率越小C．电压表与电流表的示数乘积变大D．电压表与电流表的示数之比变小【答案】C【解析】由题图知，定值电阻与气敏元件串联，电压表测量定值电阻R两端的电压，当人呼出的酒精气体浓度越大，测试仪中电压表的示数越大，由欧姆定律知，电路的电流变大，根据P＝UI，电路消耗的总功率越大，B错误；根据串联电路电压的规律，气敏元件电压越小，由分压原理，气敏电阻RQ越小，A错误；根据P＝UI，因定值电阻的电压变大，电路的电流变大，故电压表与电流表的示数乘积变大，C正确；由欧姆定律，电压表与电流表的示数之比即定值电阻大小，比值不变，故D错误。练5交警使用的某型号酒精测试仪如图甲，其工作原理如图乙所示，传感器电阻R的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小，电源的电动势为E、内阻为r，电路中的电表均为理想电表，且。当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，下列说法中正确的是（　　）试卷第25页，共25页 A．电压表的示数减小，电流表的示数减小B．电压表的示数增大，电流表的示数减小C．电源对外输出功率减小D．电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比不变【答案】D【解析】AB．当酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，传感器电阻减小，电路中电流增大，内电阻及的分电压增大，则传感器电阻上的电压减小，电压表示数减小。AB错误；C．当内外电阻相等时，电源输出功率最大，当传感器电阻减小时，外电阻阻值接近内电阻，所以电源输出功率变大。C错误；D．根据闭合电路的欧姆定律得则有即比值不变。D正确。故选D。试卷第25页，共25页 练6现要组装一个酒精测试仪，它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器，此传感器的电阻R随酒精气体浓度的变化而变化，规律如图甲所示目前国际公认的酒驾标准是“酒精气体浓度”，醉驾标准是“酒精气体浓度”提供的器材有：A．二氧化锡半导体型酒精传感器B．直流电源（电动势为，内阻不计）C．电压表（量程为，内阻非常大，作为浓度表使用）D．电阻箱（最大阻值为）E.定值电阻（阻值为）F.定值电阻（阻值为）G.单刀双掷开关一个，导线若干（1）图乙是酒精测试仪电路图，请在图丙中完成实物连线；（______）试卷第25页，共25页 （2）电路中R应选用定值电阻_________（填或）；（3）为便于识别，按照下列步骤调节此测试仪：①电路接通前，先将电阻箱调为，然后开关向__________（填“c”或“d”）端闭合，将电压表此时指针对应的刻度线标记为__________；②逐步减小电阻箱的阻值，电压表的示数不断变大按照甲图数据将电压表上“电压”刻度线标为“酒精浓度”③将开关向另一端闭合，测试仪即可正常使用。（4）某同学将调适好的酒精测试仪靠近酒精瓶口，发现电压表指针满偏，则测量的酒精浓度__________（填“有”或“没有”）达到醉驾标准。【答案】c0.2有试卷第25页，共25页 【解析】(1)根据图乙的电路图连接实物图如下(2)由于电压表量程为3V，本实验电压表并联在定值电阻两端，由欧姆定律可得，定值电阻两端的电压由图甲可知，又，得则故选R2；(3)①本实验采用替代法，用电阻箱的阻值替代传感器的电阻Rx，故应先电阻箱调到30.0Ω，结合(1)中电路，开关应向c端闭合；由图甲可知Rx=30Ω时，酒精气体浓度为0.2mg/mL；(4)由可知电压表指针满偏时，电阻箱电阻试卷第25页，共25页 酒精气体浓度，故有达到醉驾标准。例4国家有关酒驾的裁量标准如下：驾驶员血液酒精含量≥20mg/100mL，≤80mg/100mL≥80mg/100mL行为定性饮酒驾驶醉酒驾驶酒精检测仪是交警执法时通过呼气来检测司机饮酒多少的检测工具。现有一个酒精检测仪的主要元件“酒精气体传感器”，其阻值随气体酒精浓度变化的情况如表。R/Ω6040302010气体酒精浓度/（mg·m-3）05090140360试卷第25页，共25页 （1）请根据表中数据在图乙中描绘出“R—气体酒精浓度”的关系曲线___________。（2）已知人体血液酒精浓度是所呼出气体酒精浓度的2200倍。若测得某司机小明，经过气体酒精浓度测试，显示呼气酒精浓度为120mg/m3，则司机小明应该是属于___________驾驶，此时R的阻值为___________Ω。（3）现有一个电源，电动势为4.5V，内阻约为1Ω；电压表V，量程为3V，内阻约为2000Ω；电流表A，量程为3A，内阻约为5Ω；滑动变阻器R1，阻值0~50Ω；滑动变阻器R2，阻值0~500Ω；开关、导线若干。若要用以上器材和上述“酒精气体传感器”组成一个测定气体酒精浓度的电路，该电路只使用一个电表，且正常工作时，被测气体酒精浓度若为0，则电表指针满偏。且该电路可以在电源老化，内阻变大的情况下，通过调节变阻器，保证被测气体酒精浓度为0时，电表指针仍能满偏。则该电路应选用的电表是___________（填字母代号，下同），应选用的滑动变阻器是___________。请在图丙虚线框中完成设计电路图___________。【答案】饮酒24V试卷第25页，共25页 R1【解析】（1）根据数据描绘出“R—气体酒精浓度”的关系曲线如图：（2）司机小明，经过气体酒精浓度测试，显示呼气酒精浓度为120mg/m3时血液酒精浓度为120×2200mg/m3=2.64×105mg/m3=26.4mg/100mL对照有关酒驾的裁量标准可知司机小明应该是属于饮酒驾驶；由图线可知，呼气酒精浓度为120mg/m3时R的阻值为24Ω。（3）根据被测气体酒精浓度若为0，则电表指针满偏的电路要求的特征，可知该电路应选用的电表是V；因R=24Ω，则应选用的滑动变阻器是R1；画出电路如图：试卷第25页，共25页 练7压力传感器按用途分类主要是压力监视、压力测量和压力控制及转换成其他量的测量。按供电方式分为压阻型和压电型传感器，前者是被动供电的，需要有外电源，后者是传感器自身可以产生电压，不需要外加电源。为了探究某压电型压力传感器的输出电流与其所受正压力之间的关系，某兴趣小组的同学做了如下实验，实验电路图如图甲所示，将压力传感器水平放置，接入如图甲所示电路，其上放置一与压力传感器上表面面积接近的平整薄硬木板（使压力传感器上表面受力均匀），电流表是量程、内阻为的灵敏电流表。当在木板上放置重物时，因为压力传感器受到正压力，其两端将产生输出电压，此时压力传感器相当于不计内阻的电源，通过放置不同重物测量产生的压力F与通过电流表电流I并绘制图像来完成实验。（1）测量结束后得到砝码数与所读的电流表示数之间关系如下表，表中数据中明显存在错误的一组是第________组（填砝码个数，砝码数即为实验组数）。试卷第25页，共25页 砝码数n/个12345电流表示数0.220.430.60.841.00（2）根据列表中数据在图乙所示坐标系中描绘出电流随砝码数变化的图线______。图像不过原点的原因是_________________。（3）通过查询实验所用压力传感器参数，发现铭牌上的参数显示其正常工作压力范围为，对应输出电压范围为。而实验只提供5个的砝码，g取，则要想使砝码全部放入时灵敏电流表恰好满偏，则电阻R的阻值应为________。（4）若将两个相同的压力传感器图丙方式放置连接（不计传感器自身重力），放上相同重物后，图甲和图丙两图中电流表示数之比为_________。【答案】3薄硬木板对压力传感器产生压力401∶2【解析】试卷第25页，共25页 (1)由列表知有一组有明显错误，其他四组是合理的，通过观察五组电流数据中有四组数据读到了，说明该电流表的最小分度值为，第3组数据只读到，说明读数时明显错误。(2)图像如图所示设每个砝码质量为m，平整薄硬板质量为，压电型传感器受到压力产生的电动势E满足根据闭合电路欧姆定律得联立解得由此可知不过坐标原点的原因是因为硬板木板有质量，对压力传感器产生压力。(3)由题意得的压力对应输出电压，则在5个砝码（总重力5N）作用下的输出电压为，有联立解得试卷第25页，共25页 (4)当重物产生的压力为时，图丙2每个传感器上压力均为，但相当于两个电源串联在一起，图甲中传感器上压力为，则图丙中输出电压为图甲中输出电压的2倍，图甲和图乙两图中电流表示数之比为1∶2。练8气体传感器利用物质的化学反应将某种气体的浓度转换成电信号并输出，如图所示，B为将可燃气体或有毒气体(如CO、CH4、瓦斯、煤气等)浓度转换为电信号的传感器，俗称电子鼻．当有毒气体浓度大时，其电阻变小．根据如下材料：电源电压U＝220V，M为排风扇，G为继电器，A为控制电源，S为控制开关，请设计一个家用自动排烟电路，并在图中完成连线图．【答案】【解析】电子鼻主要由气敏传感器阵列、信号预处理和模式识别三部分组成．某种气味呈现在一种活性材料的传感器面前，传感器将化学输入转换成电信号，由多个传感器对一种气味的响应便构成了传感器阵列对该气味的响应，即可求解．由题意可知，当可燃气体或有毒气体时，则B转换成电信号，从而使E被吸引下来，导致灯泡被点亮．因此构成两部分电路，如图所示；试卷第25页，共25页 核心素养大提升例5酒驾、醉驾会给交通安全带来巨大隐患，便携式酒精测试仪给交警执法带来了极大的便利。如图1所示，是便携式酒精测试仪的原理图，电源电压恒为3V，Rp是酒精气体传感器，其阻值随酒精气体浓度变化的规律如图2所示，R0是报警器，其电阻值恒定为50Ω。问：（1）当气体中酒精浓度为0时，电路中的电流是多少？通电10s电流产生的热量是多少？（2）我国法律规定，当每100ml的气体中酒精浓度大于或等于20mg小于80mg为酒驾，大于或等于80mg为醉驾。在对某司机的检测中，电压表的示数为2V，通过计算分析该司b机属于酒驾还是醉驾。【答案】（1）0.01A；0.3J；（2）属于醉驾【解析】（1）当气体中酒精浓度为0时，由图知Rp=250Ω，又R0=50Ω，电路总电阻为试卷第25页，共25页 R=Rp+R0=250Ω+50Ω=300Ω电源电压恒为3V，电路中电流为通电10s电流产生的热量是Q=I2Rt=（0.01A）2×300Ω×10s=0.3J（2）当电压表的示数为2V时，通过报警器的电流为由于传感器和报警器串联，传感器两端的电压为U传=U-U报=3V-2V=1V此时传感器的阻值为由图像可知，100ml的气体中酒精浓度大于80mg，该司机属于醉驾。练9某物理兴趣小组设计了一个压力报警装置，其工作原理如图所示。ABO为一水平杠杆，OA长120cm，O为支点，AB：OB＝5：1，已知报警器R0的阻值恒为10Ω，压力传感器R固定放置，R的阻值随所受压力F变化的关系如表格所示。电源电压为6V，当水平踏板所受压力增大，电压表示数达到4V时，报警器R0开始发出报警信号，踏板、压杆和杠杆的质量均忽略不计。试求：F/N051015202530R/Ω5046403325165（1）水平踏板空载时，电压表的示数为多少V？（2）当报警器开始报警时，水平踏板设定的最大压力值为多少N？试卷第25页，共25页 （3）若要让报警器在踏板原设定的最大压力值上增大60N时报警，在其他条件都不变的情况下，应如何在杠杆上水平调节踏板触点B的位置。试计算说明触点B应向哪个方向移动多少cm？试卷第25页，共25页 【答案】（1）1V；（2）180N；（3）向左移动5cm【解析】（1）当水平踏板空载时，电路的总阻值为则整个电路的电流为故电压表示数为故水平踏板空载时，电压表的示数为1V。（2）电压表示数为4V时，开始报警，此时通过整个电路的电流为可求得此时压力传感器的阻值为根据表中数据有，此时压力传感器所受压力为30N，O为杠杆支点，有，根据杠杆原理有求得 故当报警器开始报警时，水平踏板设定的最大压力值为180N。（3）让报警器在踏板原设定的最大压力值上增大60N时报警，则此时FB取240N，压力传感器所受压力依旧为30N，则有求得OB原长为20cm，故应将触点B左移5cm。