Question

【題目】如圖是某研究性學(xué)習(xí)小組自制的電子秤原理圖，它利用電壓表的示數(shù)來指示物體的質(zhì)量。托盤、彈簧上端和滑動變阻器滑片固定在一起，托盤和彈簧的質(zhì)量不計(jì)，OA間有可收縮的金屬彈簧（電阻可以忽略不計(jì)），當(dāng)盤中沒有放物體時(shí)，電壓表的示數(shù)為0，電阻R是長10cm、阻值50Ω的均勻電阻絲。已知電阻R0=40Ω，電源電壓U=6V，電壓表的量程為0～3V．現(xiàn)將1kg的物體放在托盤中，滑片剛好向下移動2cm（不計(jì)摩擦，彈簧終在彈性限度內(nèi)，壓力與形變成正比），請計(jì)算回答：

（1）將1kg的物體放在托盤中時(shí)，電壓表的示數(shù)為多少__________？

（2）該電子秤能測量的最大質(zhì)量是多少_______？此質(zhì)量數(shù)應(yīng)標(biāo)在電壓表多少伏的位置上___________？

（3）用電壓表的示數(shù)來指示物體的質(zhì)量，則質(zhì)量數(shù)在電壓表上的刻度是_____（選填“均勻”或“不均勻”）

（4）由于長期使用會使電源電壓降低，這會導(dǎo)致測量值比真實(shí)值_____（選填“偏大”、“不變”或“偏小”）；為了解決上述問題，把R0更換成滑動變阻器，則應(yīng)適當(dāng)把滑片向阻值_____（選填“大”或“小”）的方向移動。

Answer 1

【答案】1.2V4kg3V不均勻偏小小

【解析】

解答：

(1)當(dāng)滑片剛好向下移動2cm時(shí),R總＝R0+R＝40Ω+＝50Ω 此時(shí)電路中的電流I＝＝0.12A 電壓表的示數(shù)為UR＝IR＝0.12A×10Ω＝1.2V；(2)因?yàn)閺椈傻纳扉L(或壓縮)與彈簧所受拉力(或壓力)成正比，又1kg物體放在托盤中時(shí)，滑片指在處，故滑片指到R最下端時(shí)，就是該電子秤所能測量的最大質(zhì)量，應(yīng)為5kg此時(shí)＝R0+R＝40Ω+50Ω＝90Ω ，電路中的電流＝0.067A電壓表的示數(shù)為R＝0.067A×50Ω＝3.35V>3V 即大于電壓表的量程所以電壓表的示數(shù)最大為3V,根據(jù)串聯(lián)電路電壓的分配與電阻成正比可知此時(shí)R接入電路的阻值為40Ω，彈簧的伸長(或壓縮)與彈簧所受拉力(或壓力)成正比，可知電子秤所能測量的最大質(zhì)量數(shù)4kg應(yīng)標(biāo)在電壓表示數(shù)的3V處。（3）用電壓表的示數(shù)來指示物體的質(zhì)量，1kg物體放在托盤中時(shí)電壓表的示數(shù)為1.2V，4kg物體放在托盤中時(shí)電壓表的示數(shù)為3V，不成正比可知質(zhì)量數(shù)在電壓表上的刻度是不均勻（4）由于長期使用會使電源電壓降低，根據(jù)I＝可知電路電流變小，U＝IR可知測量值比真實(shí)值偏�。粸榱私鉀Q上述問題，把R0更換成滑動變阻器，則應(yīng)適當(dāng)把滑片向阻值小的方向移動減小分壓，保證R兩端的電壓。