Question

【題目】某物理興趣小組為了自制一臺(tái)電子秤，進(jìn)行了下列探究活動(dòng)：

（1）研究彈簧的特性：他們做了如圖1的實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了彈簧長度變化量x與拉力F的關(guān)系圖象如圖2所示。

（2）設(shè)計(jì)方案：設(shè)計(jì)的原理圖如圖3所示，利用量程為3V的電壓表的示數(shù)來指示物體的質(zhì)量（電壓表刻度盤如圖），彈簧（即圖1中使用的彈簧）的上端與變阻器的滑片和托盤連接（托盤與彈簧的質(zhì)量均不計(jì)），OA間有可收縮的導(dǎo)線，當(dāng)盤中沒有放物體時(shí)電壓表示數(shù)為零。

（3）分析與計(jì)算：已知滑動(dòng)變阻器總電阻R=12Ω，總長度12cm，電源電壓恒為6V，定值電阻R0=10Ω（不計(jì)摩擦，彈簧始終在彈性限度內(nèi)）。求：

①當(dāng)物體重為1N時(shí)，電壓表的示數(shù)是多少？

②該電子秤能測量的物體的最大重力是多大？

③改裝好的電子秤刻度與原來電壓表表頭的刻度有何不同？

Answer 1

【答案】1V 5N G﹦0N時(shí)，U﹦0V；G﹦1N時(shí)，U﹦1V；G﹦5N時(shí)，U﹦3V，故刻度不均勻。

【解析】

先分析圖象b得出彈簧的受到的拉力與彈簧伸長的關(guān)系；然后根據(jù)滑片移動(dòng)的長度判斷滑動(dòng)變阻器的接入電路的阻值；即可利用歐姆定律和串聯(lián)電路的特點(diǎn)求解．

解答：(1)由圖象知：當(dāng)物體對(duì)彈簧的拉力為1N時(shí)彈簧伸長2cm；即當(dāng)彈簧受壓力為1N時(shí)彈簧會(huì)縮短2cm；又已知滑動(dòng)變阻器總電阻R=12Ω，總長度12cm可得：長1cm的變阻器的電阻為1Ω.則此時(shí)變阻器接入電路電阻為2Ω，滑動(dòng)變阻器與定值電阻串聯(lián)。

電壓表示數(shù)是U1=×R=×2Ω=1V； (2)由電壓表的量程可知：當(dāng)電壓表的示數(shù)為3V，電子秤所測量的物體質(zhì)量最大；此時(shí),電路中的電流為I2=I″== =0.3A；

變阻器接入電路的阻值R===10Ω；所以彈簧壓縮量為10cm；由圖象分析可知物體重5N，故能測量的最大重力為5N.(3)綜合以上可知 G﹦0N時(shí)，U﹦0V；G﹦1N時(shí)，U﹦1V；G﹦5N時(shí)，U﹦3V， 所以電子秤刻度與原來電壓表表頭的刻度相比，電子秤刻度不均勻。