如圖所示是一種懸球式加速度儀，它可以用來(lái)測(cè)定沿水平軌道運(yùn)動(dòng)的列車的加速度，金屬球的質(zhì)量為m，它系在金屬球絲下端，金屬絲的上端懸掛在O點(diǎn)，AB是一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的均勻電阻絲，其阻值為R，金屬絲與電阻絲接觸良好，摩擦不計(jì)．電阻絲的中點(diǎn)C焊接一根導(dǎo)線，從O點(diǎn)也引出一根導(dǎo)線，兩線之間接入一個(gè)電壓表V（金屬絲和導(dǎo)線電阻不計(jì)）．圖中虛線OC與AB垂直，且OC=h．電阻絲AB接在電壓為U的直流穩(wěn)壓電源上，整個(gè)裝置固定在列車中且AB沿著車前進(jìn)的方向，列車靜止時(shí)金屬絲呈豎直狀態(tài)，當(dāng)列車加速前進(jìn)時(shí)，金屬絲將偏離豎直方向，從電壓表V的讀數(shù)變化可以測(cè)出加速度的大�。�
（1）當(dāng)列車向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，試導(dǎo)出加速度a與電壓表讀數(shù)U′的關(guān)系式（用U′、U、L、h及重力加速度g等表示）．
（2）用導(dǎo)出的a與U′的關(guān)系式說明表盤上a的刻度是否均勻．
分析：（1）電壓表所測(cè)的電壓是部分電阻絲兩端的電壓．對(duì)小球進(jìn)行受力分析，結(jié)合牛頓第二定律，求出a與tanθ的關(guān)系，電壓表所測(cè)電壓的電阻絲長(zhǎng)度為htanθ，根據(jù)歐姆定律求出電壓表所測(cè)電阻絲的電壓和電源電壓的關(guān)系．從而得出加速度a與電壓表讀數(shù)U′的關(guān)系式
（2）看a與U′的關(guān)系是否是線性關(guān)系，判斷刻度是否均勻．
解答：解：（1）對(duì)小球進(jìn)行受力分析，根據(jù)牛頓第二定律得a=
F合
m
=
mgtanθ
m
=gtanθ．
電壓表所測(cè)電阻絲的長(zhǎng)度L′=htanθ=
ha
g
．串聯(lián)電路電流相等，有
U
L
=
U′
L′
，所以U′=
UL′
L
=
haU
gL
，所以a=
Lg
Uh
U′．
（2）因?yàn)閍=
Lg
Uh
U′．而L、g、U、h為定量，知a與U′成正比．電壓表的刻度均勻，則加速度表盤刻度也均勻．
點(diǎn)評(píng)：解決本題的關(guān)鍵利用牛頓第二定律，以及熟練運(yùn)用閉合電路歐姆定律，得出加速度與電壓表讀數(shù)的關(guān)系．
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

如圖所示是一種懸球式加速度儀，它可以用來(lái)測(cè)定沿水平軌道運(yùn)動(dòng)的列車的加速度．m是一個(gè)金屬球，它系在金屬絲的下端，金屬絲的上端懸掛在O點(diǎn)，AB是一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的電阻絲，其電阻值為R．金屬絲與電阻絲接觸良好，摩擦不計(jì)，電阻絲的中點(diǎn)C焊接一根導(dǎo)線．從O點(diǎn)也引出一根導(dǎo)線，兩線之間接入一個(gè)電壓表V（金屬絲和導(dǎo)線電阻不計(jì)）；圖中虛線OC與AB相垂直，且OC=h，電阻絲AB接在電壓為U的直流穩(wěn)壓電源上，整個(gè)裝置固定在列車中使AB沿著前進(jìn)的方向，列車靜止時(shí)金屬絲呈豎直狀態(tài)，當(dāng)列車加速或減速前進(jìn)時(shí)，金屬線將偏離豎直方向，從電壓表的讀數(shù)變化可以測(cè)出加速度的大小．
（1）當(dāng)列車向右勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，試寫出加速度a與電壓表讀數(shù)U′的對(duì)應(yīng)關(guān)系．
（2）用此裝置測(cè)得的最大加速度是多少？
（3）為什么C點(diǎn)設(shè)置在電阻絲AB的中間？對(duì)電壓表的選擇有什么特殊要求？

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

如圖所示是一種懸球式加速度儀，它可以用來(lái)測(cè)定沿水平軌道運(yùn)動(dòng)的列車的加速度.m是一個(gè)金屬球，它系在金屬絲的下端，金屬絲的上端懸掛在O點(diǎn)，AB是一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的電阻絲，其電阻值為R.金屬絲與電阻絲接觸良好，摩擦不計(jì)，電阻絲的中點(diǎn)C焊接一根導(dǎo)線.從O點(diǎn)也引出一根導(dǎo)線，兩線之間接入一個(gè)電壓表V（金屬絲和導(dǎo)線電阻不計(jì)）；圖中虛線OC與AB相垂直，且OC＝h，電阻絲AB接在電壓為E的直流穩(wěn)壓電源上，整個(gè)裝置固定在列車中使AB沿著前進(jìn)的方向，列車靜止時(shí)金屬絲呈豎直狀態(tài)，當(dāng)列車加速或減速前進(jìn)時(shí)，金屬絲將偏離豎直方向，從電壓表的讀數(shù)變化可以測(cè)出加速度的大小.

圖5-8

（1）當(dāng)列車向右勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，試寫出加速度a與電壓表讀數(shù)U的對(duì)應(yīng)關(guān)系.以便重新刻制電壓表表面使它成為直讀加速度數(shù)值的加速計(jì).

（2）用此裝置測(cè)得的最大加速度是多少?

（3）為什么C點(diǎn)設(shè)置在電阻絲AB的中間?對(duì)電壓表的選擇有什么特殊要求?

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

如圖所示是一種懸球式加速度儀，它可以用來(lái)測(cè)定沿水平軌道運(yùn)動(dòng)的列車的加速度，m是一個(gè)金屬球，它系在金屬絲的下端，金屬絲的上端懸掛在O點(diǎn)，AB是一根長(zhǎng)為l的電阻絲，其阻值為R。金屬絲與電阻絲接觸良好，摩擦不計(jì)，電阻絲的中點(diǎn)C焊接一根導(dǎo)線。從O點(diǎn)引出一根導(dǎo)線，兩線之間

接入一個(gè)電壓表V（金屬絲和導(dǎo)線電阻不計(jì)），圖中虛

線OC與AB相垂直，且OC=h，電阻絲AB接在電壓

為U的直流穩(wěn)壓電源上，整個(gè)裝置固定在列車中使A

B沿著車前進(jìn)的方向，列車靜止時(shí)金屬絲呈豎直方向，               

從電壓表的讀數(shù)變化可以測(cè)出加速度的大小。

當(dāng)列車向右做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，試寫出加速度a與電壓表讀數(shù)U的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以便重新刻制電壓表表面使它成為直讀加速度數(shù)值的加速度計(jì)。

為什么C點(diǎn)設(shè)置在電阻絲AB的中間？對(duì)電壓表的選擇應(yīng)有什么特殊要求？                                         

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科目：高中物理 來(lái)源：2011年四川省成都市高二10月檢測(cè)物理卷 題型：計(jì)算題

如圖所示是一種懸球式加速度儀，它可以用來(lái)測(cè)定沿水平軌道做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的列車的加速度。m是一個(gè)金屬球，它系在細(xì)金屬絲的下端，金屬絲的上端懸掛在O點(diǎn)，AB是一根長(zhǎng)為l的電阻絲，其阻值為R。金屬絲與電阻絲接觸良好，摩擦不計(jì)。電阻絲的中點(diǎn)C焊接一根導(dǎo)線.從O點(diǎn)也引出一根導(dǎo)線，兩線之間接入一個(gè)電壓表V（金屬絲和導(dǎo)線電阻不計(jì)）。圖中虛線OC與AB相垂直，且OC=h，電阻絲AB接在電壓恒為U的直流穩(wěn)壓電源上。整個(gè)裝置固定在列車中使AB沿著車前進(jìn)的方向。列車靜止時(shí)金屬絲呈豎直狀態(tài)；當(dāng)列車加速或減速前進(jìn)時(shí)，金屬線將偏離豎直方向θ，從電壓表的讀數(shù)變化可以測(cè)出加速度的大小。

1.當(dāng)列車向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，試寫出加速度a與θ角的關(guān)系及加速度a與電壓表讀數(shù)U′的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

2.這個(gè)裝置能測(cè)得的最大加速度是多少?

 

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