Question

（18分）“加速度計”作為測定運動物體加速度的儀器，已被廣泛應用，圖甲所示為應變式加速度計的原理圖：支架AB固定在待測系統上，滑塊穿在AB之間的水平光滑桿上，并用輕彈簧連接在A端，其下端有一活動臂可在滑動變阻器上自由滑動．隨著系統沿水平方向做變速運動，滑塊相對于支架將發生位移，并通過電路轉換成電信號從電壓表輸出．已知電壓表量程為8V，滑塊質量m=0．1kg，彈簧勁度系數k=20N／m，電源電動勢E=10V，內阻不計，滑動變阻器總電阻值R=40Ω，有效總長度l=8cm．當待測系統靜上時，滑動觸頭P位于變阻器R的中點，取A→B方向為速度正方向。
（1）確定該加速度計測量加速度的范圍。
（2）為保證電壓表能正常使用，圖甲電路中電阻R₀至少應為多大?
（3）根據R₀的最小值，寫出待測系統沿A→B做變速運動時，電壓表輸出電壓U_V與加速度a的關系式．
（4）根據R₀的最小值，將電壓表盤上的電壓刻度改成適當的加速度刻度，將對應的加速度值填入圖乙中電壓表盤的小圓內。

Answer 1

（1）-8m／s²≤a≤8m／s²
（2）10Ω
（3）
（4）見解析。

解析