Question

【題目】如圖所示，小明制作了一個利用電壓表測物體重力的小作品，它能在電壓表表盤上讀出所放物體重力的大小。電源電壓為3V，定值電阻=10Ω，為一豎直固定光滑金屬棒，總長5cm，阻值為20Ω，其阻值與對應棒長成正比。整個實驗過程彈簧均在彈性限度內(nèi)，彈簧受到1N 的拉力伸長量為0.5cm。當秤盤不放任何重物時，滑片P恰好處于a點。閉合開關，當秤盤上所放鉤碼個數(shù)增多時，電壓表示數(shù)將_____(選填“增大”“減小”或“不變”)；當秤盤內(nèi)放入4N的重物時，電壓表的示數(shù)為_____V，該測重計的量程為____N。

Answer 1

【答案】增大 0.8 10

【解析】

[1]開關閉合，滑片P的位置改變，接入電路阻值不變，始終與最大阻值組成串聯(lián)電路，總電阻不變，電源電壓恒定，由可知，電路電流始終不變，電壓表測與并聯(lián)部分的兩端電壓，P在a時，電壓表示數(shù)是零，P在b端時，電壓表示數(shù)最大；當秤盤上所放鉤碼個數(shù)增多時，彈簧受力發(fā)生彈性形變，彈簧伸長，滑片P向下滑動，電壓表與并聯(lián)部分的阻值變大，即變大，由可得

因為電流I不變，則電壓表示數(shù)增大。

[2]電路電流為

由題意，因為彈簧受到1N 的拉力伸長量為0.5cm。則當秤盤內(nèi)放入4N的重物時，彈簧伸長量為l，則

所以

彈簧伸長與滑片移動是同步的，由于阻值與對應棒長成正比，則此時棒長l對應的阻值為

則

則電壓表與并聯(lián)部分的阻值為8Ω，此時電壓表示數(shù)，由得

[3]當滑片滑至b端時，電壓表與最大阻值并聯(lián)，金屬棒長5cm，此時電壓表示數(shù)最大，測力計處于最大量程處，根據(jù)彈簧伸長與拉力的關系，彈簧伸長5cm對應的拉力最大，則

所以，該測力計最大量程