Question

如圖-1為某興趣小組設計的電子秤結構原理圖．圖中，電源電壓U=6V，定值電阻R₀=20Ω，R是一個長為6cm的均勻電阻絲，R=20Ω，輕質彈簧的電阻不計，其上端和秤盤及金屬滑片P連在一起，若秤盤中未放重物時，滑片P與Q對齊且處于電阻絲的最上端．P與R間的摩擦不計．

（1）盤中不放重物時，電壓表的示數(shù)為

 

；盤中放上重物壓縮彈簧時，P滑片隨盤下移，這時電壓表測量的是

 

部分電阻絲兩端的電壓．
（2）盤中不放重物時，閉合開關后，電路的總功率是多少？
（3）彈簧所受的壓力F與壓縮量△L間的關系如圖-2所示．該電子秤的最大稱量范圍有多大？（g取10N/kg）
（4）用該電壓表表盤上的刻度表示被測物體對應的質量．請在圖-3中電壓表表盤上方框內填上對應的物體質量的數(shù)值．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)圖示可知，當盤中不放重物時，電壓表被短路，據(jù)此判斷電壓表的示數(shù)；根據(jù)電壓表連接的觸電可知電壓表測量電阻的部分；
（2）盤中不放重物時，閉合開關后，滑動變阻器R與R₀串聯(lián)，根據(jù)P=

U2

R

計算電路消耗的總功率；
（3）根據(jù)圖-2讀出彈簧伸長量最大時，對應的壓力，此時壓力等于重力，再根據(jù)G=mg的變形公式即可求出彈簧秤的最大稱量值；
（4）根據(jù)最大稱量范圍等分為三部份，并填圖-3中．

解答：解：（1）根據(jù)電路圖可知，當盤中不放重物時，電壓表被短路，故電壓表示數(shù)為零；
盤中放上重物壓縮彈簧時，P滑片隨盤下移，電壓表的正負接線柱與QP相連，因此這時電壓表測量的PQ部分電阻絲兩端的電壓；
（2）盤中不放重物時，閉合開關后，電路的總功率：P=

U2

R+R0

=

(6V)2

20Ω+20Ω

=0.9W；
（3）由圖-2知：當△L=6cm，F(xiàn)=60N時；
因為重力等于壓力，所以電子秤對應的量程最大值：m=

G

g

=

60N

10N/kg

=6kg；
（4）根據(jù)電子秤對應的量程最大值分為三等份，即每一份表示2kg，則電壓表表盤上的刻度表示被測物體對應的質量如下圖所示：

答：（1）0V；PQ；
（2）盤中不放重物時，閉合開關后，電路的總功率是為0.9W；
（3）彈簧所受的壓力F與壓縮量△L間的關系如圖-2所示．該電子秤的最大稱量范圍有6kg．

點評：本題是一道電學與力學的綜合題，涉及電壓表、滑動變阻器的使用、功率計算公式的應用以及壓力與重力的關系，關鍵是能夠從圖中得出有用的信息．