Question

某物理兴趣小组为了自制一台电子秤，进行了下列探究活动：

某物理兴趣小组为了自制一台电子秤，进行了下列探究活动：（1）研究弹簧的特性。他们做了如图1的实验，根据弹簧伸长x与拉力F的关系图象如图2所示。（2）设计方案。设计的原理图如图3，利用量程为3V的电压表的示数来指示物体的质量（电压表刻度盘如图4），弹簧（既图1中使用的弹簧）的上端与变阻器的滑片和托盘连接（托盘与弹簧的质量均不计），O、A间有可收缩的导线，当盘内没有放物体时，电压表示数为零。（3）分析与计算。已知滑动变阻器总电阻R=12Ω。总长度12cm，电源电压恒为6V，定值电阻R0=10Ω（不计摩擦，弹簧始终在弹性限度内，g=10N/kg）。求：
①当物体的质量为100g时，电压表的示数是多少？
②该电子秤能测量的最大质量是多大？
③改装好的电子秤刻度与原来的电压表表头的刻度有何不同？

Answer 1

1、由F=kx，结合图像可知
F=1N时，x=2cm即弹簧压缩2cm
由R=pl/s，R1/l1=R2/l2，滑动变阻器阻值为R=12x2/12=2Ω
由串联分压关系UI/R1=U2/R2
U2=U1R1/R2=6X2/12=1V
2、达到最大质量时，压缩量为12cm
F=kx=12x1/2=6N
m=F/g=0.6kg=600g
3、数字不同，刻度不同，单位不同。

Answer 2

（1）当物体的质量为100克时，物体重力G=mg=0.1kg×10N/kg=1N；
由图象知：当物体对弹簧的拉力为1N时弹簧伸长2cm；即当弹簧受压力为1N时弹簧会缩短2cm；
又已知滑动变阻器总电阻R=12Ω，总长度12cm可得：长1cm的变阻器的电阻为1Ω．
则此时交阻器接入电路电阻为2Ω，滑动变阻器与定值电阻串联．
电压表示数是U1=UR R0 +R =6V 10Ω+2Ω ×2Ω=1V．
答：电压表示数为1V．
（2）由电压表的量程可知：当电压表的示数为3V，电子秤所测量的物体质量最大；
此时，电路中的电流为I2=I″=U-U2 R =6V-3V 10Ω =0.3A；
变阻器接入电路的阻值R=U I2 =3V 0.3A =10Ω；
所以弹簧压缩量为10cm；
由图象分析可知物体重5N，故能测量的最大质量为500g．
答：能测量的最大质量为500g．
（3）1V刻度为100g，3V刻度上为500g；所以电子秤刻度与原来电压表表盘的刻度相比，电子秤刻度不均匀．
答：电子秤刻度不均匀．

Answer 3

解：（1）当物体的质量为100克时，物体重力G=mg=0.1kg×10N/kg=1N；
由图象知：当物体对弹簧的拉力为1N时弹簧伸长2cm；即当弹簧受压力为1N时弹簧会缩短2cm；
又已知滑动变阻器总电阻R=12Ω，总长度12cm可得：长1cm的变阻器的电阻为1Ω．
则此时交阻器接入电路电阻为2Ω，滑动变阻器与定值电阻串联．
电压表示数是U1=UR/（R0+R）=6V/（10Ω+2Ω）×2Ω=1V；
故：电压表示数为1V．
（2）由电压表的量程可知：当电压表的示数为3V，电子秤所测量的物体质量最大；
此时，电路中的电流为I2=I″=（U-U2）/R=（6V-3V）/10Ω=0.3A；
变阻器接入电路的阻值R=U/I2=3V/0.3A=10Ω；
所以弹簧压缩量为10cm；
由图象分析可知物体重5N，故能测量的最大质量为500g．
（3）1V刻度为100g，3V刻度上为500g；所以电子秤刻度与原来电压表表头的刻度相比，电子秤刻度不均匀．

Answer 4

看了看

Answer 5

缺心眼

Answer 6

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