题目内容

如图所示是某同学在科技活动中自制的电子秤原理图利用电压表的示数刻度指示物体的质量.托盘与电阻可忽略的弹簧相连,托盘与弹簧的质量均不计.滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接,当托盘中没有放物体时,电压表示数为零.设变阻器总电阻为R,总长度为L,电源电动势为E,内阻为r,限流电阻阻值为R0,弹簧劲度系数为k,若不计一切摩擦和其他阻力.求出电压表示数Ux与所称物体质量m的关系式为Ux=
mgRE
mgR+kL(R0+r)
mgRE
mgR+kL(R0+r)
.
分析:根据欧姆定律求得电路的电流,再根据弹簧弹力等于重力,电阻与长度的关系列式即可求解.
解答:解:当托盘中没有放物体时,电压表示数为零,当物体质量为m时,设物体下降x1,平衡条件,有:
mg=kx                  ①
根据欧姆定律得:
I=
E
r+R0+Rx
              ②
故电压表读数为:
Ux=I?Rx=
ERx
r+R0+Rx
        ③
根据电阻定律,有:
Rx=
x
L
R
                  ④
联立①②③④解得:
Ux=
mgRE
mgR+kL(R0+r)

故答案为:
mgRE
mgR+kL(R0+r)
.
点评:本题主要考查了闭合电路欧姆定律和胡克定律的直接应用,难度适中.
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