如图所示为小斌同学利用所学物理知识设计的电子秤的示意图．托盘、弹簧上端和金属滑片P固定在一起，定值电阻R0=10Ω，ab是一根长为6cm的均匀电阻丝，电阻R=20Ω，当托盘放上物体时，托盘

Question

如图所示为小斌同学利用所学物理知识设计的电子秤的示意图．托盘、弹簧上端和金属滑片P固定在一起，定值电阻R₀=10Ω，ab是一根长为6cm的均匀电阻丝，电阻R=20Ω，当托盘放上物体时，托盘下的金属滑动片P随着重物轻重而上下滑动（相当于滑动变阻器作用）．电源电压U=3V，电流表量程为0～0.6A．（弹簧的电阻不计，P与R间摩擦不计，g取10N/kg）求：
①当托盘为空盘时，金属滑片P处于R的最上端a，闭合开关后，电流表读数为多少？
②已知该弹簧压缩的长度△L与所受压力F的关系如表所示．当开关S闭合后，且电流表指针指在0.2A处时，托盘中物体的质量为多少？

F/N	0	5	10	15	20	25	30	35	40	45	50
△L/cm	0	0.5	1	1.5	2	2.5	3	3.5	4	4.5	5

Answer 1

（1）在托盘中无物体时，P处于R最上端，R=20Ω，R₀=10Ω，R_总=R+R₀=20Ω+10Ω=30Ω，
电流表示数：I=(U)/(R总)=(3V)/(30Ω)=0.1A．
（2）当I′=0.2A时，U₀=I′R₀=0.2A×10Ω=2V．U_变=U-U₀=3V-2V=1V，R_变=(1V)/(0.2A)=5Ω，电阻线的长度
L=(5Ω)/(20Ω)×6cm=1.5cm．当L=1.5cm时，查表压力：F=15N，托盘物体的质量：m=(G)/(g)=(15N)/(10N/kg)=1.5kg．
答：（1）当托盘为空盘时，金属滑片P处于R的最上端a，闭合开关后，电流表读数为0.1A
（2）开关S闭合后，当电流表指针指在0.2A处时，托盘中物体的质量为1.5kg