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(2006•扬州)某物理兴趣小组为了自制一台电子秤,进行了下列探究活动:

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:物理作业 时间:2024/05/27 00:46:38
(2006•扬州)某物理兴趣小组为了自制一台电子秤,进行了下列探究活动:

(1)研究弹簧的特性.他们做了如图1的实验,根据实验数据作出了弹簧伸长;与拉力F的关系图象如图2所示.
(2)设计方案;设计的原理图如图3所示,利用量程为3V的电压表的示数来指示物体的质量(电压表刻度盘如图),弹簧(即图1中使用的弹簧)的上端与变阻器的滑片和托盘连接(托盘与弹簧的质量均不计),OA间有可收缩的导线,当盘中没有放物体时电压表示数为零.
(3)分析与计算.已知滑动变阻器总电阻R=12Ω,总长度12cm,电源电压恒为6V,定值电阻R0=10Ω(不计摩擦,弹簧始终在弹性限度内;g=10N/kg).求:
①当物体的质量为100克时.电压表的示数是多少?
②该电子秤能测量的最大质量是多大?
③改装好的电子秤刻度与原来电压表表头的刻度有何不同?
(1)当物体的质量为100克时,物体重力G=mg=0.1kg×10N/kg=1N;
由图象知:当物体对弹簧的拉力为1N时弹簧伸长2cm;即当弹簧受压力为1N时弹簧会缩短2cm;
又已知滑动变阻器总电阻R=12Ω,总长度12cm可得:长1cm的变阻器的电阻为1Ω.
则此时交阻器接入电路电阻为2Ω,滑动变阻器与定值电阻串联.
电压表示数是U1=
UR
R0+R=
6V
10Ω+2Ω×2Ω=1V;
故:电压表示数为1V.
(2)由电压表的量程可知:当电压表的示数为3V,电子秤所测量的物体质量最大;
此时,电路中的电流为I2=I″=
U−U2
R=
6V−3V
10Ω=0.3A;
变阻器接入电路的阻值R=
U
I2=
3V
0.3A=10Ω;
所以弹簧压缩量为10cm;
由图象分析可知物体重5N,故能测量的最大质量为500g.
(3)1V刻度为100g,3V刻度上为500g;所以电子秤刻度与原来电压表表头的刻度相比,电子秤刻度不均匀.
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