在科技小组活动中亮亮同学受图1所示电子秤的启发,自行设计了一个电子秤,其原理如图2所示,他试图用电压表(图中暂没画出)的示数来反应物体质量的大小.设电源的电压为

在科技小组活动中亮亮同学受图1所示电子秤的启发,自行设计了一个电子秤,其原理如图2所示,他试图用电压表(图中暂没画出)的示数来反应物体质量的大小.设电源的电压为

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在科技小组活动中亮亮同学受图1所示电子秤的启发,自行设计了一个电子秤,其原理如图2所示,他试图用电压表(图中暂没画出)的示数来反应物体质量的大小.设电源的电压为恒定U,定值电阻的阻值为R0,滑动变阻器的总电阻为为R,总长度为L,滑动触头固定在安放托盘的轻质弹簧上,并能随轻质弹簧一起自由滑动,已知对托盘每施加1N的压力时,弹簧的长度就会缩短a.当托盘中不放物体时,滑动触头指在最上端,此时电表的示数为零;当在托盘中放一物体时,滑动触头随弹簧向下移动到某一位置,于是电压表就指示出相应的示数.
(1)若在托盘上放一质量为m的物体,则滑动触头向下移动多大的距离?
(2)请在原理图的适当位置接上符合要求的电压表;
(3)求出电压表的示数U与待测物体质量m之间的关系式(用已知量的符号表示).
答案
(1)物体所受的重力为G=mg,
由作用力和反作用力的关系可知,物体对托盘的压力F=G=mg,
由对托盘每施加1N的压力,弹簧的长度就会缩短a,可知弹簧的弹力与伸长量成正比.
所以滑动触头向下移动的距离△L=mga
(2)电压表在使用时必须并联到被测物体上,且滑动触头指在最上端时,电压表的示数为零;所以符合要求的电压表位置如图:

(3)测物体质量为m时,滑动变阻器滑片P上方电阻丝的电阻值为:
R′=
△L
L
R=
mga
L
R,
由图可知:电阻R0和滑动变阻器串联,
由欧姆定律得,电路中的电路:
I=
U
R
=
U
R+R0

滑片P上方电阻丝两端的电压,即电压表的示数为:
U′=IR′=
U
R+R0
×
mga
L
R=
mgaUR
LR+LR0

答:(1)质量为m的物体,可使滑动触头向下移动的距离为mga;
(2)电压表的位置如图;
(3)电压表的示数U与待测物体质量m之间的关系式为U′=
mgaUR
LR+LR0
举一反三
小明利用标有“6V6W”的灯泡L1和“6V3W”的灯泡L2进行实验.如图甲所示:OA和OB分别为通过灯泡L1和L2中的电流随两端电压变化关系的曲线.现将两灯连入图乙所示电路,要使其中一个灯泡正常发光,另一灯两端电压不超过额定电压,电路中电流表的示数为多少,电压表的读数是多少,电路消耗的总功率为多少.(  )
A.0.5A;2V;4WB.0.5A;4V,4W
C.0.5A;2V,2WD.0.5A;3V,4.5W

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如图所示,当开关闭合,变阻器的滑片向左滑动时,关于电表示数的变化情况,下列说法中正确的是(  )
A.电流表示数变小,电压表示数变大
B.电流表示数变大,电压表示数变大
C.电流表示数不变,电压表示数变小
D.电流表示数不变,电压表示数变大

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如图所示,灯L上标有“6V3W”字样,开关S闭合,滑片P移至a端时,电流表的示数为1A,且灯L正常发光.
(1)电源电压和滑动变阻器的最大阻值分别为多大?
(2)当开关断开,滑片P移至b端时,电流表的示数为0.25A,此时灯泡的实际功率为多大?
(3)当开关断开,滑片P移至b端时,在1min内灯泡消耗的电能为多大?
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如图甲所示的电路,电源电压U=2.0V保持不变,R0为定值电阻,R0=4.0Ω,闭合S后,移动滑动变阻器的滑片P,测出滑片P在a、b、c、d、e五个位置时的电流和电压值,并将五组数据在U-I图中描点、连线,得到如图乙所示的一直线段,纵横坐标轴上只标出部分坐标.已知a、e是变阻器的两个端点.回答下列问题:
①开始测量时滑片应该从______(选填a、b、c、d、e)位置开始滑动.
②当滑片在b位置时,电流表指针如图丙所示,则读数Ib=______A.
③滑片位于d位置时,滑动变阻器接入电路的电阻值Rd=______Ω.
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在如图所示的电路中,A、B、C分别表示电流表或电压表,它们的示数以安或伏为单位.当开关S闭合后,A、B、C三表示数分别为1,2,3时,灯L1、L2正好均正常发光.已知灯L1、L2的额定功率之比为3:1,则可判断(  )
A.A、B、C均为电流表
B.C为电压表,A、B为电流表
C.B为电流表,A、C为电压表
D.B为电压表,A、C为电流表

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