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如图所示是某研究性学习小组自制的电子秤原理图,它利用电压表的示数来指示物体的质量.托盘、弹簧上端和滑动变阻器滑片固定在一起,托盘和弹簧的质量不计,OA间有可收缩的导线,

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如图所示是某研究性学习小组自制的电子秤原理图,它利用电压表的示数来指示物体的质量.托盘、弹簧上端和滑动变阻器滑片固定在一起,托盘和弹簧的质量不计,OA间有可收缩的导线,当盘中没有放物体时,电压表的示数为0.已知电阻R0=5Ω,滑动变阻器最大阻值为15Ω,电源电压U=3V,电压表的量程为0-3V.现将1kg的物体放在托盘中,滑片刚好指在距R上端1/3处(不计摩擦,弹簧始终在弹性限度内),请计算回答:

(1)将1kg的物体放在托盘中时,电压表的示数为多少?
(2)该电子秤能测量的最大质量是多少?此质量数应标在电压表多少伏的位置上?
▼优质解答
答案和解析
(1)当滑片位于R上端l/3处时,R=Ro+
R
3
=5+
15Ω
3
=10Ω
此时电路中的电流I=
U
R
=
3V
10Ω
=0.3A
电压表的示数为UR=IR=0.3A×5Ω=1.5V;
(2)因为弹簧的伸长(或压缩)与弹簧所受拉力(或压力)成正比,又1kg物体放在托盘中时,滑片指在1/3处,故滑片指到R最下端时,就是该电子秤所能测量的最大质量,应为3kg
此时R’=Ro+R=5Ω+15Ω=20Ω
电路中的电流l’=
U
R
=
3V
20Ω
=0.15A
电压表的示数为U’=I’R=0.15A×15Ω=2.25V
故电子秤所能测量的最大质量数3kg应标在电压表示数的2.25V处.
答:(1)将1kg的物体放在托盘中时,电压表的示数为1.5V;(2)该电子秤能测量的最大质量是3kg,此质量数应标在电压表2.25V的位置上.
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