Question

如图所示是小明利用所学物理知识设计的电子秤的示意图、托盘、弹簧上端和金属滑片P固定在一起，定值电阻R₀=5Ω，ab是一根长为5cm的均匀电阻丝，总电阻R=20Ω；电源电压U=3V保持不变，电流表量程为0～0.6A、（弹簧的电阻不计，P与R间摩擦不计，g取10N/kg）求：
（1）电阻R0在电路中作用：

保护电路

．
（2）在托盘中无物体时，使金属滑片P处于R最上端，闭合开关后，电流表读数为多少？
（3）该电子秤测量最大质量时电流表的示数是多少？
（4）已知该弹簧压缩的长度△L与所受压力F的关系如下表所示、开关S闭合后，当电流表指针指在0.2A处时，托盘中物体的质量为多少？

△L/cm	0	0.5	1	1.5	2	2.5	3	3.5	4	4.5	5
F/N	0	5	10	15	20	25	30	35	40	45	50

Answer 1

分析：（1）串联电路具有分压作用，定值电阻串联在电路中，可以保证电源电压不会全部加在电阻丝两端，引起电路电流过大．
（2）已知定值电阻阻值和滑片在最上端电阻丝的阻值，可以得到串联总电阻；已知电路总电阻和电源电压，利用I=

U

R

得到电路电流．
（3）电子秤测量最大质量时，滑片位于最下端，电阻丝短路．电路电流为通过R₀的电流．
（4）已知电源电压和电路电流，可以得到电路总电阻；已知电路总电阻和定值电阻阻值，可以得到电阻丝接入电路的电阻；
已知电阻丝的长度和最大电阻，可以得到电阻与长度的对应关系；已知电阻丝接入电路的阻值和与长度的对应关系，可以得到电阻丝接入电路的电阻丝长度；已知电阻丝接入电路的电阻丝长度，查表可以得到电阻丝受到的压力；最后根据压力得到物重，利用m=

G

g

得出物体质量．

解答：解：
（1）由图知，压力越大，滑片越向下，定值电阻串联在电路中，可以防止滑片到达最下端引起的短路，从而起到保护电路的作用．
（2）当托盘中无物时，电路电流为I=

U

R +R0

=

3V

5Ω+20Ω

=0.12A
（3）当滑片位于最下端，电路电流为I₀=

U

R0

=

3V

5Ω

=0.6A
（4）电流表示数为0.2A时，电路总电阻为
R_串=

U

I

=

3V

0.2A

=15Ω
电阻丝接入的阻值为
R′=R_串-R₀=15Ω-5Ω=10Ω
因为电阻丝长度5cm，阻值为20Ω
所以此时接入电路的长度为2.5cm
查表知，托盘受到的压力为25N
所以物体的质量为
m=

G

g

=

F

g

=

25N

10N∕kg

=2.5kg
答：
（1）电阻再电路中的作用是保护电路；  
（2）托盘中无物时，电流表的示数为0.12A；  
（2）滑片在最下端时电流表的示数为0.6A；  
（3）被测物体的质量为2.5Kg．

点评：此题是一道联系实际的、力综合题，难度适中，需要熟悉电学的有关规律和力学的基本运算．