Question

【題目】如圖甲所示，是創新小組的同學們設計的利用電壓表示數來表示質量大小的電子秤原理圖．托盤、彈簧上端和滑動變阻器滑片固定在一起，托盤和彈簧的質量不計，OA間是可伸縮的導線，當盤中沒有放物體時，滑片處于a端，當盤中放入物體質量為8kg時，滑片處于b端．已知電阻R0=5Ω，滑動變阻器的阻值0～20Ω，電源電壓為6V，不計摩擦，彈簧始終在彈性范圍內，且滑動變阻器的電阻值與長度成正比．求：

（1）當物體質量為8kg時，電壓表的示數是多少？

（2）達達同學在甲圖裝置的基礎上又設計了如圖乙所示的電路，利用電流表示數來表示質量大小，電流表所用量程為0～0.6A．

①若此電子秤待機(閉合開關，托盤中未放入物體時)10分鐘，則電路消耗的電能是多少焦？

②請你通過計算求出乙電子秤可稱最大質量是多少千克?

Answer 1

【答案】(1)4.8V；(2)①864J；②2kg．

【解析】

(1)當盤中放入物體質量為8kg時，滑片處于b端，電阻R0與滑動變阻器R串聯，根據歐姆定律可知，此時電路中的電流為

I==0.24A；

電壓表的示數為

U′=IR=0.24A×20Ω=4.8V；

(2)①若此電子秤待機，不稱量物體時，R0與R串聯，消耗的電能

W=×10×60s=864J；

②電流表所用量程為0～0.6A，當電流表的最大示數為0.6A時，電路的總電阻

R總==10Ω，

由串聯電路電阻的規律可知變阻器連入電路的電阻

R滑= R總-R0=10Ω-5Ω=5Ω，

由圖甲可知，當盤中放入物體質量為8kg時，滑片處于b端，變阻器的阻值是20Ω，由于滑動變阻器的電阻值與長度成正比，所以

，

m=2kg．

答：(1)當物體質量為8kg時，電壓表的示數是4.8V；

(2)①電路消耗的電能是864J；

②乙電子秤可稱最大質量是2千克．