Question

如图所示是一种悬球式加速度仪，它可以用来测定沿水平轨道运动的列车的加速度，m是一个金属球，它系在金属丝的下端，金属丝的上端悬挂在O点，AB是一根长为l的电阻丝，其阻值为R．金属丝与电阻丝接触良好，摩擦不计，电阻丝的中点C焊接一根导线，从O点也引出一根导线，两线之间接入一个电压表V(金属丝和导线电阻不计)．图中虚线OC与AB相垂直，且OC＝h，电阻丝AB接在电压为U的直流稳压电源上，整个装置固定在列车中使AB沿着车前进的方向，列车静止时金属丝呈竖直状态，当列车加速或减速前进时，金属线将偏离竖直方向，从电压表的读数变化可以测出加速度的大小．

(1)当列车向右做匀加速运动时，试写出加速度a与电压表读数的对应关系，以便重新刻制电压表表面使它成为直读加速度数值的加速度计．

(2)这个装置测得的最大加速度a为多少？

(3)为什么C点设置在电阻丝AB的中间？对电压表的零刻度在表面上的位置应有什么要求？

Answer 1

答案：
解析：

解：(1)当列车向右运动时，设金属丝偏离竖直方向夹角为θ，此时，金属丝与AB接触点到C点距离为x，则有： 　　　　 ＝tanθ，   ＝tanθ， 　　由欧姆定律得电压表读数U， 　　由以上三式可得a＝； 　　(2)当x＝时，能测得最大加速度为； 　　(3)C点设在中间，金属丝左右摆动时都有部分电阻连入电路，即无论列车加速还是减速，都能测出其加速度，这就要求电压表的零刻度在表面上的中央位置．