问题 计算题

学习了电学相关知识后,学校举办了一次综合实践活动,活动的主题是利用电流表或电压表制作一个简易电子秤.图1是小红设计的电子秤原理图,其中E为干电池(2节);A是电流表(电子秤示数表盘);R0是定值电阻(5Ω);R是一根长为6cm阻值为15Ω的均匀电阻丝.c是一根弹簧,其所受压力F与压缩量△L的关系如图2所示(塑料盘的重力不计,g取10N/kg,制作时,调整弹簧的长度,使之不称重物时滑片P刚好在电阻丝的a端.

(1)该电子秤的最大称量是多大.应选用的电流表最大量程是多少.

(2)当电流表的指针指在0.3A处时,所称重物的质量是多少.

(3)从理论上说明该方案的最大不足,画出你的设计原理图.

答案

解:

(1)当弹簧的压缩量为6cm时,称为最大称量

由图像可知,此时弹簧所受的压力为60N,所以m最大===6kg

由图可知,当滑片P在R的a端时,电路中的电流最大

I最大===0.6A,即为电流表的最大量程

(2)设此时滑动变阻器连入电路中的阻值为R',由欧姆定律得:I=

代入数据得:R'=5Ω

由题意f分析可知此时弹簧的压缩量为2cm

由图像可知,此时弹簧所受的压力为20N,所称物体的质量为2kg

(3)由I=可知,U、R0为定值,I与R不成正比,即I不能随R的变化而均匀变化,故该方案的最大不足是表盘刻度不均匀

设计原理图如图所示

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