Question

10．如圖是小明自制電子秤的原理示意圖．托盤、輕彈簧上端和金屬滑片P固定一起（彈簧的電阻不計）．
（1）電路設(shè)計：要使電子秤能正常工作．下列電路連接正確的是C．
A．點“1”與點“2”連接
B．點“1”與點“3”連接
C．點“2”與點“3”連接
（2）故障排除：小明在正確完成電路連接后．閉合電鍵S，改變托盤中物體的質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)．但始終不變，發(fā)生故障的原因可能是D．
A．R₀斷路                B．R₁短路
C．電壓表短路            D．金屬滑片P處斷路
（3）刻度調(diào)試：①調(diào)零．在托盤中無物體時，使金屬滑片P處于R₁最上端．此時電壓表的示數(shù)為零．②標(biāo)度．每次向托盤中增加100克的砝碼，在電壓表指針?biāo)�指位置的刻度盤上標(biāo)出相應(yīng)的質(zhì)量值．當(dāng)將1千克的物體放在托盤中．金屑滑片P剛好指在距R_l上端$\frac{1}{3}$處（如圖），請列式計算“1千克”應(yīng)標(biāo)在電壓表1.5V的位置上？（電阻R₀=5歐，電阻R₁=15歐，電源電壓U=3V，電壓表的量程為O～3V）
（4）小明在標(biāo)示電子秤刻度時，發(fā)現(xiàn)刻度與電壓表刻度不同，請說出不同之處電壓表的刻度均勻、電子秤刻度不均勻．

Answer 1

分析 （1）該電子秤是利用滑動變阻器的變阻原理來工作的，即當(dāng)托盤里物體的質(zhì)量發(fā)生變化時會引起滑動變阻器的變化從而改變電壓表的示數(shù)；
（2）電壓表有示數(shù)說明電壓表兩接線柱與電源之間是通路，改變托盤中物體的質(zhì)量、發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)說明電壓表并聯(lián)部分?jǐn)嗦罚?br />（3）當(dāng)將1kg的物體放在托盤中時，根據(jù)題意求出變阻器連入電路中的電阻，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的電流，再根據(jù)歐姆定律求出電壓表的示數(shù)，然后得出答案；
（4）根據(jù)串聯(lián)電路的特點和歐姆定律得出電壓表的示數(shù)與R₁的阻值關(guān)系，然后得出電子秤刻度與電壓表刻度的不同之處．

解答 解：（1）要使電子秤能正常工作，即質(zhì)量大小變化時，引起連入電阻變化、電壓表的示數(shù)變化，應(yīng)將點“2”與點“3”連接；
（2）發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)，但始終不變，說明原因有：電路某處開路或短路，即R₀短路或金屬滑片P處斷路時電壓表測電源的電壓示數(shù)不變，而R₀斷路、R₁短路、電壓表短路時電壓表均無示數(shù)，所以發(fā)生故障的原因可能有金屬滑片P處斷路；
（3）當(dāng)將1kg的物體放在托盤中，金屬滑片P剛好指在距R₁上端$\frac{1}{3}$處時，連入電阻：
R=$\frac{1}{3}$×15Ω=5Ω，
電路中的電流：
I=$\frac{U}{{R}_{0}+R}$=$\frac{3.0V}{5Ω+5Ω}$=0.3A，
R₁兩端的電壓：
U₁=IR=0.3A×5Ω=1.5V；
（4）由上題可知，R₁兩端的電壓U₁=$\frac{U{R}_{1}}{{R}_{0}+{R}_{1}}$=$\frac{3V×{R}_{1}}{5Ω+{R}_{1}}$，即與U₁與R₁的關(guān)系不是成正比的，反映在刻度上是不均勻的，所以電子稱刻度與電壓表刻度（電壓表的刻度是均勻的）不同的．
故答案為：（1）C；（2）D；（3）1.5；（4）電壓表的刻度均勻、電子秤刻度不均勻．

點評 本題是一道電學(xué)應(yīng)用題，在設(shè)計圖中找出滑動變阻器、會連接，并會利用其變阻原理分析是本題關(guān)鍵．