Question

【题目】某物理兴趣小组为了自制一台电子秤，进行了下列探究活动：

（1）研究弹簧的特性：他们做了如图1的实验，根据实验数据作出了弹簧长度变化量x与拉力F的关系图象如图2所示。

（2）设计方案：设计的原理图如图3所示，利用量程为3V的电压表的示数来指示物体的质量（电压表刻度盘如图），弹簧（即图1中使用的弹簧）的上端与变阻器的滑片和托盘连接（托盘与弹簧的质量均不计），OA间有可收缩的导线，当盘中没有放物体时电压表示数为零。

（3）分析与计算：已知滑动变阻器总电阻R=12Ω，总长度12cm，电源电压恒为6V，定值电阻R0=10Ω（不计摩擦，弹簧始终在弹性限度内）。求：

①当物体重为1N时，电压表的示数是多少？

②该电子秤能测量的物体的最大重力是多大？

③改装好的电子秤刻度与原来电压表表头的刻度有何不同？

Answer 1

【答案】1V 5N G﹦0N时，U﹦0V；G﹦1N时，U﹦1V；G﹦5N时，U﹦3V，故刻度不均匀。

【解析】

先分析图象b得出弹簧的受到的拉力与弹簧伸长的关系；然后根据滑片移动的长度判断滑动变阻器的接入电路的阻值；即可利用欧姆定律和串联电路的特点求解．

解答：(1)由图象知：当物体对弹簧的拉力为1N时弹簧伸长2cm；即当弹簧受压力为1N时弹簧会缩短2cm；又已知滑动变阻器总电阻R=12Ω，总长度12cm可得：长1cm的变阻器的电阻为1Ω.则此时变阻器接入电路电阻为2Ω，滑动变阻器与定值电阻串联。

电压表示数是U1=×R=×2Ω=1V； (2)由电压表的量程可知：当电压表的示数为3V，电子秤所测量的物体质量最大；此时,电路中的电流为I2=I″== =0.3A；

变阻器接入电路的阻值R===10Ω；所以弹簧压缩量为10cm；由图象分析可知物体重5N，故能测量的最大重力为5N.(3)综合以上可知 G﹦0N时，U﹦0V；G﹦1N时，U﹦1V；G﹦5N时，U﹦3V， 所以电子秤刻度与原来电压表表头的刻度相比，电子秤刻度不均匀。