小金同学设计了一个防踩踏模拟报警装置，工作原理如图甲所示。ABO为一水平杠杆，O为支点，OA ：OB=5 ：1，当水平踏板所受压力增大，电压表示数达到6V时，报警器R0开始发出报警信号。已知电路中电源电压为8V，R0的阻值恒为15Ω，压力传感器R固定放置，其阻值随所受压力F变化的关系如图乙所示，踏板、压杆和杠杆的质量均忽略不计。试问：

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1. 小金同学设计了一个防踩踏模拟报警装置，工作原理如图甲所示。ABO为一水平杠杆，O为支点，OA ：OB=5 ：1，当水平踏板所受压力增大，电压表示数达到6V时，报警器R₀开始发出报警信号。已知电路中电源电压为8V，R₀的阻值恒为15Ω，压力传感器R固定放置，其阻值随所受压力F变化的关系如图乙所示，踏板、压杆和杠杆的质量均忽略不计。试问：

(1) 当踏板空载时，闭合开关，电压表的示数为多少？

(2) 当报警器开始报警时，踏板设定的最大压力值为多少？

(3) 若电源电压略有降低，为保证报警器仍在踏板原设定的最大压力值时报警，刚踏板触点B应向“左移动，请简要说明理由。

【考点】

欧姆定律及其应用; 探究电流与电压、电阻的关系实验;

【答案】

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解答题困难

1. 学校项目化学习小组利用实验室的相关器材设计了一个“测力计”模型，可以测量拉力与压力大小，其原理如图甲所示，“测力计”的表盘由电压表改装而成。弹簧形变长度△L与所受力F 的关系如图乙所示，电源电压恒为6伏，R₀为10欧，R为均匀电阻丝，长度为40厘米，阻值为 10欧，弹簧处于原长时，滑片P恰好指在R的中点，电压表量程为0-3伏。手柄的重力与弹簧电阻均不计且弹簧的形变量在弹性限度内，对手柄所施加的力均沿着弹簧的轴线方向。手柄受力大小F与电压表的示数U关系如图丙所示。

(1) 闭合开关S后，该“测力计”测量压力时，则电路消耗的总功率将。（选填“变大”、“不变”或“变小”）

(2) 将电压表表盘改装成“测力计”表盘，则“0N”对应的电压表示数U₀为多少？

(3) 因R₀损坏，将其换成阻值为5欧的电阻，请在图丙的坐标系中画出更换电阻后手柄受力大小与电压表示数关系图，并在坐标轴上标出更换电阻后所能测的拉力的最大值。

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2. 综合实践活动中，同学们设计了一款可用电流表示数显示拉力大小的测力计模型，电流表示数随拉力的增大而增大。模型电路如图甲所示，ab为长10cm、阻值25Ω的电阻丝，其阻值与长度成正比，滑片P左端固定在拉杆上，弹簧处于原长时，滑片P位于a端，电源电压恒为6V，弹簧电阻恒为1Ω，R0为4Ω，其余部分电阻不计，电流表量程为0～0.6A。忽略弹簧、拉杆和拉环的重力及滑片与电阻丝的摩擦。

(1) 虚线框内接线柱“1”应与（选填“2”或“3”）连接。

(2) 闭合开关，弹簧处于原长状态时，R₀消耗的功率是。

(3) 弹簧的伸长量ΔL与所受拉力F之间的关系如图乙所示，则电流表示数最大时显示的拉力多大？(写出计算过程)。

(4) 甲图中若去掉电流表，用一只电压表（量程0～3V）与R₀并联，利用电压表的示数来显示拉力的大小，则与利用电流表相比，电压表所能显示的最大拉力将(填“提升”、“不变”或“下降”).

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3. 如图甲是某身高体重测量仪，当体检者站在台面上时，能自动显示其身高、体重。小明利用某力敏电阻R及相关电路元件设计身高体重测量仪电路，电路设计如图乙所示，分别用电压表、电流表显示身高和体重的大小。

(1) 若电压表、电流表的示数分别随身高、体重的增大而增大。该身高体重计力敏电阻的阻值随着压力的增大而。

(2) 请分析该电压表、电流表的示数随着身高和体重的变化示数是否均匀，请选择正确的选项。 A. 电压表示数均匀，电流表示数不均匀 B. 电压表示数不均匀，电流表不示数均匀 C. 电压表、电流表示数都不均匀 D. 电压表、电流表示数都均匀

(3) 均匀电阻丝R_ab长为100厘米，阻值为10欧，电源电压Ｕ恒为4伏，电压表量程0-3伏。当身高为1米的时候滑片刚好在b端，请计算该身高体重测量仪所测的身高最大值。

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