某物理興趣小組設計了一個拉力傳感器，工作原理如圖所示。其中M、N均為絕緣材料，將N固定在地面上，P、Q間是可伸...

問題詳情：

某物理興趣小組設計了一個拉力傳感器，工作原理如圖所示。其中M、N均為絕緣材料，將N固定在地面上，P、Q間是可伸縮導線（電阻不計），*簧上端M和滑動變阻器R2的滑片P固定在一起，電源電壓為12V，拉力F豎直向上。閉合開關S，當拉力為10N時，電流表示數為1A，電壓表示數為2V。

(1)拉力F為10N時，求R2接入電路的阻值大小；

(2)拉力F為10N時，求10s內R1產生的熱量；

(3)已知拉力F的大小與滑動變阻器R2接入電路的阻值大小成正比例關係，即F=kR2，求k的數值，拉動M，當電壓表示數為8V時，求拉力F的大小。

【回答】

(1)2Ω；(2)100J；(3)5N/Ω，100N

【解析】(1)由圖可知，RR2串聯，電壓表測R2兩端電壓，電流表測電路中電流，拉力F為10N時，R2接入電路的阻值大小

(2)拉力F為10N時，由串聯電路電壓的規律可知R1兩端的電壓

U1=U-U2=12V-2V=10V

串聯電路中各處的電流相等，通過R1的電流為1A，R1的阻值

R1=

10s內R1產生的熱量

Q=I12R1t=(1A)2×10Ω×10s=100J

(3)拉力F為10N時，滑動變阻器R2接入電路的阻值是2Ω，拉力F的大小與滑動變阻器R2接入電路的阻值大小成正比例關係，即

F=kR2

k=

當電壓表示數為8V時，R1兩端的電壓

U1′=U-U2′=12V-8V=4V

通過電路的電流

I′=I1′==0.4A

滑動變阻器R2接入電路的阻值

R2′==20Ω

因為

F=kR2=5N/ΩR2

所以

F′=5N/Ω×20Ω=100N

答：(1)拉力F為10N時，R2接入電路的阻值大小是2Ω；

(2)拉力F為10N時，10s內R1產生的熱量是100J；

(3)k的數值是5N/Ω，拉動M，當電壓表示數為8V時，拉力F的大小是100N。

知識點：電功率單元測試

題型：計算題