题目内容

【题目】为制作电子吊秤,物理小组找到一根拉力敏感电阻丝,拉力敏感电阻丝在拉力作用下发生微小形变(宏观上可认为形状不变),它的电阻也随之发生变化,其阻值 R 随拉力F变化的图象如图(a)所示,小组按图(b)所示电路制作了一个简易“吊秤”。电路中电源电动势E = 3V,内阻r =1Ω;灵敏毫安表量程为10mA ,内阻Rg=50Ω;R1是可变电阻器,A、B两接线柱等高且固定。现将这根拉力敏感电阻丝套上轻质光滑绝缘环,将其两端接在A、B两接线柱上。通过光滑绝缘滑环可将重物吊起,不计敏感电阻丝重力,具体步骤如下:

步骤a:滑环下不吊重物时,闭合开关,调节可变电阻R1,使毫安表指针满偏;

步骤b:滑环下吊已知重力的重物G,测出电阻丝与竖直方向的夹角为θ;

步骤c:保持可变电阻R1接入电路电阻不变,读出此时毫安表示数 I;

步骤d:换用不同已知重力的重物,挂在滑环上记录每一个重力值对应的电流值;

步骤e:将电流表刻度盘改装为重力刻度盘。

(1)写出敏感电阻丝上的拉力F与重物重力G的关系式 F=__________;

(2)若图(a)中R0=100Ω,图象斜率 k = 0.5Ω/N ,测得θ=60°,毫安表指针半偏,则待测重物重力G= _________N;

(3)改装后的重力刻度盘,其零刻度线在电流表________________(填“零刻度”或“满刻度”)处,刻度线_________填“均匀”或“不均匀”)。

(4)若电源电动势不变,内阻变大,其他条件不变,用这台“吊秤”称重前,进行了步骤 a 操作,则测量结果______________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。

【答案】 600N 满刻度 不均匀 不变

【解析】

(1) 由受力情况及平行四边形定则可知,,解得:;

(2) 实验步骤中可知,当没有挂重物时,电流为满偏电流,即:,由欧姆定律得: ,电流是半偏的,代入数据解得:G=600N;

(3) 由实验步骤可知,当拉力为F时,电流为I,因此根据闭合电路的欧姆定律得:,由图乙可知,拉力与电阻的关系式:,解得: 电流值I与压力G不成正比,刻度盘不均匀;该秤的重力越小,电阻越小,则电流表示数越大,故重力的零刻度应在靠近电流表满刻度处;

(4) 根据操作过程a可知,当内阻增大,仍会使得电流表满偏,则电阻R1会变小,即r+R1之和仍旧会不变,也就是说测量结果也不变。

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