Question

如圖所示，是日雜貨店中常用的電子秤內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，E為電源，電壓為3V；R_o為定值電阻，R_o=1000Ω，A為勁度系數(shù)等于20N/cm的輕質(zhì)彈簧，在彈性限度內(nèi)它的最大壓縮量為4.1cm，B為滑動(dòng)變阻器，P為滑動(dòng)觸頭（摩擦可以忽略不計(jì)），放上支架托盤C后，彈簧剛好縮短了1mm，這時(shí)，觸頭P剛好觸在滑動(dòng)變阻器最上端，安培表示數(shù)為1mA．當(dāng)稱量質(zhì)量為2kg的大米時(shí)，安培表示數(shù)為1.2mA．已知，導(dǎo)體電阻的大小跟導(dǎo)體的長(zhǎng)度成正比，滑動(dòng)變阻器有效長(zhǎng)度為4cm，如圖
求：（1）電子秤的稱量量程．
（2）滑動(dòng)變阻器的最大電阻值．
（3）當(dāng)安表示數(shù)為2mA時(shí)，被稱量的物品質(zhì)量為多少千克？

Answer 1

解：（1）電子稱受到的最大壓力：
F=Kx=20N/cm×4cm=80N，
稱量物體質(zhì)量的最大值：
m===8kg，
所以電子秤的稱量量程為0～8kg；
（2）觸頭P剛好觸在滑動(dòng)變阻器最上端時(shí)，電阻R0和滑動(dòng)變阻器的最大阻值串聯(lián)，安培表測(cè)電路中的電流，
根據(jù)I=可得：
電路中的總電阻R===3000Ω，
因串聯(lián)電路的總電阻等于各分電阻之和，
所以滑動(dòng)變阻器的最大阻值R_滑max=R-R₀=3000Ω-1000Ω=2000Ω；
（3）當(dāng)安表示數(shù)為2mA時(shí)，電路中的總電阻：
R′===1500Ω，
滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻：
R_滑=R′-R₀=1500Ω-1000Ω=500Ω，
滑動(dòng)變阻器的滑片下滑的距離即彈簧測(cè)力計(jì)的縮短量x′=×4cm=3cm，
彈簧秤受到的壓力：
F′=Kx′=20N/cm×3cm=60N，
物體的質(zhì)量m′====6kg．
答：（1）電子秤的稱量量程為0～8kg；
（2）滑動(dòng)變阻器的最大電阻值為2000Ω；
（3）當(dāng)安表示數(shù)為2mA時(shí)，被稱量的物品質(zhì)量為60kg．
分析：（1）滑動(dòng)變阻器的有效長(zhǎng)度和輕質(zhì)彈簧的有效伸縮量均為4cm，又知輕質(zhì)彈簧的勁度系數(shù)，根據(jù)F=Kx求出電子秤受到的最大壓力即為物體的最大重力，再根據(jù)G=mg求出最大質(zhì)量即為電子稱稱量的最大值，進(jìn)一步得出電子秤的稱量量程；
（2）觸頭P剛好觸在滑動(dòng)變阻器最上端時(shí)，電阻R₀和滑動(dòng)變阻器的最大阻值串聯(lián)，安培表測(cè)電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻，再根據(jù)電阻的串聯(lián)求出滑動(dòng)變阻器的最大阻值；
（3）根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻，再根據(jù)電阻的串聯(lián)求出滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻，根據(jù)此時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值和最大電阻對(duì)應(yīng)得關(guān)系求出滑片P下滑的距離即為彈簧測(cè)力計(jì)的縮短量，再根據(jù)F=Kx求出電子秤受到的壓力即為物體的重力，利于重力公式求出物體的質(zhì)量．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律的靈活應(yīng)用，關(guān)鍵是能從題意中得出有用的信息，對(duì)學(xué)生獲取信息的能力要求較高．