問題詳情:
在科技小組活動中亮亮同學受圖1所示電子秤的啓發,自行設計了一個電子秤,其原理如圖2所示,他試圖用電壓表(圖中暫沒畫出)的示數來反應物體質量的大小.設電源的電壓爲恆定U,定值電阻的阻值爲R0,滑動變阻器的總電阻爲爲R,總長度爲L,滑動觸頭固定在安放托盤的輕質*簧上,並能隨輕質*簧一起自由滑動,已知對托盤每施加1N的壓力時,*簧的長度就會縮短a.當托盤中不放物體時,滑動觸頭指在最上端,此時電錶的示數爲零;當在托盤中放一物體時,滑動觸頭隨*簧向下移動到某一位置,於是電壓表就指示出相應的示數.
(1)若在托盤上放一質量爲m的物體,則滑動觸頭向下移動多大的距離?
(2)請在原理圖的適當位置接上符合要求的電壓表;
(3)求出電壓表的示數U表與待測物體質量m之間的關係式(用已知量的符號表示).
【回答】
(1)mga (2) (3)U′=
【詳解】
(1).物體所受的重力爲G=mg,由作用力和反作用力的關係可知,物體對托盤的壓力F=G=mg,由對托盤每施加1N的壓力,*簧的長度就會縮短a,可知*簧的*力與伸長量成正比.所以滑動觸頭向下移動的距離△L=mga.
(2).電壓表在使用時必須並聯到被測物體上,且滑動觸頭指在最上端時,電壓表的示數爲零;所以符合要求的電壓表位置如圖:
(3).測物體質量爲m時,滑動變阻器滑片P上方電阻絲的電阻值爲:
R′=R=R,
由圖可知:電阻R0和滑動變阻器串聯,由歐姆定律得,電路中的電路:
I==,
滑片P上方電阻絲兩端的電壓,即電壓表的示數爲:
U′=IR′=×R=.
答:(1).質量爲m的物體,可使滑動觸頭向下移動的距離爲mga;
(2).電壓表的位置如圖;
(3).電壓表的示數U表與待測物體質量m之間的關係式爲U′=.
知識點:*力
題型:計算題