问题 问答题

在科技活动中某同学利用自制的电子秤来称量物体的重力,如图所示,为电子秤的原理图.托盘和弹簧的质量均不计,滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接,当托盘中没有放物体时,电压表示数为零;当托盘中的物体的质量改变时,电压表示数发生改变,从而测出物体的质量.设变阻器的总电阻为R,总长度为l,电源电动势为E,内 阻不计.弹簧产生的弹力与弹簧压缩量x成正比,即F=kx(k为常数),不计一切摩擦和其他阻力,电压表为理想电表.

(1)根据上述原理,电压表应接在______两端.

(2)要获得电压表的满量程称重,制作上述“电子秤”时,电源、限流电阻R0、变阻器R、电压表等可从下列器材中选择______(填器材编号).

A、电动势为9V、内阻不计的电池;B、电动势为3V、内阻不计的电池;C、阻值为1KΩ定值电阻;D、阻值为100Ω的定值电阻;E、最大阻值为50Ω变阻器;F、最大阻为10Ω的变阻器;G、量程为0~3V的电压表;H、量程为0~15伏的电压表.

(3)当托盘上放上某物体时,所放物体的质量m与电压表的示数U的关系是:m=______.(用相应物理量符号表示)

答案

(1)由题意,当托盘中没有放物体时,电压表示数为零,此时滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接,故电压表应接在pq间.

(2)电动势为3V的电源,经过分压,电压表的示数最大为1V,偏转角度太小,故应选电动势为9V的电池.

定值电阻1KΩ远大于变阻器的总电阻,变阻器分担的电压很小,电压表的示数很小,故应选用阻值为100Ω的定值电阻.

最大值为10Ω的变阻器,能分担的最大电压为

10
110
×9V≈0.88V,电压表的示数很小,故应选50Ω变阻器.

电压表分担的最大电压为

50
100+50
×9V=3V,故应选量程为0~3V的电压表;故选ADEG

(3)设物体的质量为m时,弹簧的压缩量为x,电压表示数为U.

根据欧姆定律、电阻定律和胡克定律得:

  U=

x
l
?
R
R+R0
E

  mg=kx

联立解得:m=

kl(R+R0)
εRg
U

故答案为:(1)pq   (2)ADEG   (3)

kl(R+R0)
εRg
U

单项选择题
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