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某物理研究性学习小组自制了一种新型体重计,如图所示,主要部件是杠杆ABO,力电转...

某物理研究性学习小组自制了一种新型体重计,如图所示,主要部件是杠杆ABO,力电转换器.其中杠杆可绕O点转动,且力臂之比AO:BO=5:1,踏板与杠杆质量均忽略不计.力电转换器的特点为:输出电压的大小与受到的力成正比.体重计的工作原理为:当输入电压恒定,人的体重变化时,受压面上压力变化使输出电压变化,从而使电流变化,再由电流值得出体重值.图中R0为定值电阻,阻值为10Ω,灯泡L上标有“4V,1.6W”的字样,力电转换器的输出电压与受压面上压力大小变化的函数关系如下:F=kU,其中k=20N/V(F的单位:N,U的单位:V)
(1)灯泡L的电阻多大?
(2)当受压面所受的压力为80N时,灯泡消耗的实际功率为多少?
(3)若把电流表的刻度改为对应的体重表,那么体重500N的物体,应在电流表的哪一刻度处(电流表的示数)?

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(1)由灯泡铭牌可知灯泡额定电压与额定功率,由电功率的变形公式可以求出灯泡的电阻. (2)根据压力与输出电压的关系求出压力为80N时,力电转换器输出的电压,由串联电路特点及欧姆电流求出通过灯泡的电流,最后由电功率公式求出灯泡的实际功率. (3)由杠杆平衡条件求出体重为500N时,力电转换器受到的压力,然后求出力电转换器输出的电压,最后由串联电路特点及欧姆定律求出电流表的示数. 【解析】 (1)∵P=,∴灯泡电阻RL===10Ω; (2)∵F=kU,压力F=80N,∴力电转换器输出电压U===4V, 此时电路电流I===0.2A, 灯泡实际功率P=I2RL=(0.2A)2×10Ω=0.4W; (3)由杠杆平衡条件可得:G×BO=F′×AO, 当G=500N,力电转换器受到的压力F′=G×=500N×=100N, ∵F=kU,压力F′=100N,∴力电转换器输出电压U′===5V, 此时电路电流I′===0.25A; 答:(1)灯泡L的电阻10Ω. (2)当受压面所受的压力为80N时,灯泡消耗的实际功率为0.4W. (3)若把电流表的刻度改为对应的体重表,那么体重500N的物体,应在电流表的0.25A刻度处.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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