小明同学在科技制作活动中自制了一台电子秤,内部结构示意图所示,利用电压表(内电阻很大)的示数来指示

   更新日期:2024.05.03
(1)电压表的示数为3V时,电压表测量电阻的阻值最大,
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
∴R0两端的电压:
U0=U-UR=6V-3V=3V,
∵串联电路中各处的电流相等,
∴由I=
U
R
可得,滑动变阻器的最大阻值:
UR
R
=
U0
R0
,即
3V
R
=
3V
1000Ω

解得:R=1000Ω;
(2)∵水平面上物体的压力和自身的重力相等,
∴称量质量为10kg的物体时的压力:
F=G=mg=10kg×10N/kg=100N,
∵F=kx,
∴弹簧的劲度系数:
k=
F
x
=
100N
4×10?2m
=2500N/m,
托盘C的重力:
GC=kx′=2500N/m×1×10-3m=2.5N,
由G=mg可得,托盘C的质量:
mC=
GC
g
=
2.5N
10N/kg
=0.25kg;
(3)当称量质量为4kg的物体时,托盘受到压力的增加量:
△F=m′g=4kg×10N/kg=40N,
弹簧的伸长量:
△x=
△F
k
=
40N
2500N/m
=0.016m=1.6cm,
∵电流不变时电压与电阻成正比,而电压表所测电阻的大小与滑动变阻器接入电路中的长度成正比,
UR
x
=
UR
△x
,即
3V
4cm
=
UR
1.6cm

则此时电压表的示数:
UR′=1.2V;
(4)没有什么不同,分析电路发现电路中的电流大小不变,电压表两端的电压随所测电阻的变化而变化成正比,所以刻度均匀,同时电压表示数最小处也是物体质量最小处,所以没有什么区别.
答:(1)滑动变阻器的最大电阻值为1000Ω;
(2)弹簧B的劲度系数为2500N/m,托盘C的质量为0.25kg;
(3)当称量质量为4kg的物体时,电压表的示数为1.2N;
(4)没有什么不同,分析电路发现电路中的电流大小不变,电压表两端的电压随所测电阻的变化而变化成正比,所以刻度均匀,同时电压表示数最小处也是物体质量最小处,所以没有什么区别.

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