精英家教網(wǎng)圖甲是某研究性學(xué)習(xí)小組自制的電子秤原理圖,利用電壓表的示數(shù)來指示物體的質(zhì)量.托盤與電阻可忽略的彈簧相連,托盤與彈簧的質(zhì)量均不計(jì).滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端與彈簧上端連接,當(dāng)盤中沒有放物體時(shí),電壓表示數(shù)為零.設(shè)變阻器總電阻為R,總長度為L,電源電動(dòng)勢為E,內(nèi)阻為r,限流電阻阻值為R0,彈簧勁度系數(shù)為k,電壓表為理想電表,若不計(jì)一切摩擦和其它阻力.
(1)試推出電壓表示數(shù)Ux與所稱物體質(zhì)量m的關(guān)系式.
(2)由(1)計(jì)算結(jié)果可知,電壓表示數(shù)與待測物體質(zhì)量不成正比,不便于進(jìn)行刻度,為了使電壓表示數(shù)與待測質(zhì)量成正比,請你利用原有器材在該小組研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn),在圖乙的基礎(chǔ)上完成改進(jìn)后的電路圖,并推出電壓表示數(shù)Ux與待測物體質(zhì)量m的關(guān)系式.
分析:(1)根據(jù)歐姆定律求得電路的電流,再根據(jù)彈簧彈力等于重力,電阻與長度的關(guān)系列式即可求解.
(2)設(shè)法使干路電流不變即可測量.
解答:解:(1)設(shè)變阻器的上端到滑動(dòng)端的長度為x,
根據(jù)胡克定律得,mg=kx,
滑動(dòng)變阻器的有效電阻Rx=
xR
L
=
mgR
kL
      
根據(jù)分壓規(guī)律,有:Ux=
Rx
Rx+R0+r
E

聯(lián)立求解,得Ux=
mgRE
mgR+kL(R0+r)

精英家教網(wǎng)(2)電路圖如圖所示
根據(jù)胡克定律,有:mg=kx,
滑動(dòng)變阻器的有效電阻Rx=
xR
L
 
 根據(jù)分壓規(guī)律,有:Ux=
E
R0+R+r
Rx

Ux=
gRE
(R0+R+r)kL
m

答:(1)電壓表示數(shù)與所稱物體質(zhì)量m的關(guān)系式為Ux=
mgRE
mgR+kL(R0+r)

(2)改進(jìn)電路圖如圖所示,電壓表示數(shù)Ux與待測物體質(zhì)量m的關(guān)系式為Ux=
gRE
(R0+R+r)kL
m
點(diǎn)評:本題主要考查了閉合電路歐姆定律和胡克定律的直接應(yīng)用,難度適中.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

請完成以下小題.
(1)如圖1所示,是某研究性學(xué)習(xí)小組做“探究橡皮筋做的功和物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn),圖中是小車在一條橡皮筋作用下彈出,沿木板滑行的情形,這時(shí),橡皮筋對小車做的功記為W.當(dāng)我們用2條、3條…完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次…實(shí)驗(yàn)時(shí),每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放,小車每次實(shí)驗(yàn)中獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測出.

①除了圖1中的已給出的實(shí)驗(yàn)器材外,還需要的器材有
交流電源、刻度尺
交流電源、刻度尺
;
②實(shí)驗(yàn)時(shí)為了使小車只在橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng),應(yīng)采取的措施是
將長木板的一段墊高平衡小車所受的摩擦力.
將長木板的一段墊高平衡小車所受的摩擦力.
;
③在用圖示裝置做“探究動(dòng)能定理”的實(shí)驗(yàn)時(shí),下列對于實(shí)驗(yàn)步驟的描述中,正確的是
AC
AC

A.通過改變橡皮筋的條數(shù)改變拉力做功的數(shù)值
B.通過改變橡皮筋的長度改變拉力做功的數(shù)值
C.通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的最大速度
D.通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的平均速度
(2)在做“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí),某同學(xué)得到一條用電火花計(jì)時(shí)器打下的紙帶如圖甲所示,并在其上取A、B、C、D、E、F、G7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)圖中沒有畫出,電火花計(jì)時(shí)器接50Hz交流電源.他經(jīng)過測量并計(jì)算得到電火花計(jì)時(shí)器在打B、C、D、E、F各點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度如下表:
對應(yīng)點(diǎn) B C D E F
速度(m/s) 0.141 0.180 0.218 0.262 0.301
①設(shè)電火花計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間隔為T,則計(jì)算vF的公式為vF=
d6-d4
10T
d6-d4
10T
(用題中所給物理量符號(hào)表示)
②根據(jù)上表中的數(shù)據(jù),以A點(diǎn)對應(yīng)的時(shí)刻為計(jì)時(shí)的開始,即t=0.試在圖乙所示坐標(biāo)系中合理地選擇標(biāo)度,作出v-t圖象,并利用該圖象求物體的加速度a=
0.40
0.40
m/s2

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科目:高中物理 來源: 題型:

某研究性學(xué)習(xí)小級(jí)發(fā)現(xiàn)河水在緩慢流動(dòng)時(shí)有一個(gè)規(guī)律,河中央流速最大,岸邊速度幾乎為零.為了研究河水流速與從岸邊到中央距離的關(guān)系,小明同學(xué)設(shè)計(jì)了這樣的測量儀器:如圖甲所示,兩端開口的“L”型玻璃管的水平部分置于待測的水流中,豎直部分露出水面,且露出水面部分的玻璃管足夠長.當(dāng)水流以速度v正對“L”型玻璃管的水平部分開口端勻速流動(dòng)時(shí),管內(nèi)外流面的高度差為h,且h隨水流速度的增大而增大.為了進(jìn)一步研究水流速度v與管內(nèi)外水面高度差h的關(guān)系,該組同學(xué)進(jìn)行了定量研究,得到了如下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到了v-h圖象,如圖2所示.
v(m/s) 0 1.00 1.41 1.73 2.00 2.45 3.00 3.16
h(m) 0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.30 0.45 0.50
根據(jù)上表的數(shù)據(jù)和圖乙中圖象的形狀,可猜想v和h之間的關(guān)系為
v2∝h
v2∝h
.為驗(yàn)證猜想,請?jiān)趫D3中確定縱軸所表示的物理量及單位,并在圖丙作圖象;若該圖象的形狀為
直線
直線
(直線或曲線),則說明該猜想是正確的.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:填空題

請完成以下小題.
(1)如圖1所示,是某研究性學(xué)習(xí)小組做“探究橡皮筋做的功和物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn),圖中是小車在一條橡皮筋作用下彈出,沿木板滑行的情形,這時(shí),橡皮筋對小車做的功記為W.當(dāng)我們用2條、3條…完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次…實(shí)驗(yàn)時(shí),每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放,小車每次實(shí)驗(yàn)中獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測出.

精英家教網(wǎng)

①除了圖1中的已給出的實(shí)驗(yàn)器材外,還需要的器材有______;
②實(shí)驗(yàn)時(shí)為了使小車只在橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng),應(yīng)采取的措施是______;
③在用圖示裝置做“探究動(dòng)能定理”的實(shí)驗(yàn)時(shí),下列對于實(shí)驗(yàn)步驟的描述中,正確的是______
A.通過改變橡皮筋的條數(shù)改變拉力做功的數(shù)值
B.通過改變橡皮筋的長度改變拉力做功的數(shù)值
C.通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的最大速度
D.通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的平均速度
(2)在做“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí),某同學(xué)得到一條用電火花計(jì)時(shí)器打下的紙帶如圖甲所示,并在其上取A、B、C、D、E、F、G7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)圖中沒有畫出,電火花計(jì)時(shí)器接50Hz交流電源.他經(jīng)過測量并計(jì)算得到電火花計(jì)時(shí)器在打B、C、D、E、F各點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度如下表:
對應(yīng)點(diǎn) B C D E F
速度(m/s) 0.141 0.180 0.218 0.262 0.301
①設(shè)電火花計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間隔為T,則計(jì)算vF的公式為vF=______(用題中所給物理量符號(hào)表示)
②根據(jù)上表中的數(shù)據(jù),以A點(diǎn)對應(yīng)的時(shí)刻為計(jì)時(shí)的開始,即t=0.試在圖乙所示坐標(biāo)系中合理地選擇標(biāo)度,作出v-t圖象,并利用該圖象求物體的加速度a=______m/s2

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科目:高中物理 來源:2009-2010學(xué)年上海市南匯中學(xué)高三(上)期中物理試卷(解析版) 題型:解答題

某研究性學(xué)習(xí)小級(jí)發(fā)現(xiàn)河水在緩慢流動(dòng)時(shí)有一個(gè)規(guī)律,河中央流速最大,岸邊速度幾乎為零.為了研究河水流速與從岸邊到中央距離的關(guān)系,小明同學(xué)設(shè)計(jì)了這樣的測量儀器:如圖甲所示,兩端開口的“L”型玻璃管的水平部分置于待測的水流中,豎直部分露出水面,且露出水面部分的玻璃管足夠長.當(dāng)水流以速度v正對“L”型玻璃管的水平部分開口端勻速流動(dòng)時(shí),管內(nèi)外流面的高度差為h,且h隨水流速度的增大而增大.為了進(jìn)一步研究水流速度v與管內(nèi)外水面高度差h的關(guān)系,該組同學(xué)進(jìn)行了定量研究,得到了如下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到了v-h圖象,如圖2所示.
v(m/s)1.001.411.732.002.453.003.16
h(m)0.050.100.150.200.300.450.50
根據(jù)上表的數(shù)據(jù)和圖乙中圖象的形狀,可猜想v和h之間的關(guān)系為______.為驗(yàn)證猜想,請?jiān)趫D3中確定縱軸所表示的物理量及單位,并在圖丙作圖象;若該圖象的形狀為______(直線或曲線),則說明該猜想是正確的.

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科目:高中物理 來源:2011-2012學(xué)年山東省濟(jì)寧市曲阜師大附中高三(上)期中物理試卷(解析版) 題型:填空題

請完成以下小題.
(1)如圖1所示,是某研究性學(xué)習(xí)小組做“探究橡皮筋做的功和物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn),圖中是小車在一條橡皮筋作用下彈出,沿木板滑行的情形,這時(shí),橡皮筋對小車做的功記為W.當(dāng)我們用2條、3條…完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次…實(shí)驗(yàn)時(shí),每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放,小車每次實(shí)驗(yàn)中獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測出.

①除了圖1中的已給出的實(shí)驗(yàn)器材外,還需要的器材有   
②實(shí)驗(yàn)時(shí)為了使小車只在橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng),應(yīng)采取的措施是    ;
③在用圖示裝置做“探究動(dòng)能定理”的實(shí)驗(yàn)時(shí),下列對于實(shí)驗(yàn)步驟的描述中,正確的是   
A.通過改變橡皮筋的條數(shù)改變拉力做功的數(shù)值
B.通過改變橡皮筋的長度改變拉力做功的數(shù)值
C.通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的最大速度
D.通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的平均速度
(2)在做“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí),某同學(xué)得到一條用電火花計(jì)時(shí)器打下的紙帶如圖甲所示,并在其上取A、B、C、D、E、F、G7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)圖中沒有畫出,電火花計(jì)時(shí)器接50Hz交流電源.他經(jīng)過測量并計(jì)算得到電火花計(jì)時(shí)器在打B、C、D、E、F各點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度如下表:
對應(yīng)點(diǎn)BCDEF
速度(m/s)0.1410.1800.2180.2620.301
①設(shè)電火花計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間隔為T,則計(jì)算vF的公式為vF=    (用題中所給物理量符號(hào)表示)
②根據(jù)上表中的數(shù)據(jù),以A點(diǎn)對應(yīng)的時(shí)刻為計(jì)時(shí)的開始,即t=0.試在圖乙所示坐標(biāo)系中合理地選擇標(biāo)度,作出v-t圖象,并利用該圖象求物體的加速度a=    m/s2

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