精英家教網(wǎng)“加速度計”作為測定物體加速度的儀器,已被廣泛地應用于飛機、潛艇、導彈、航天器等裝置的制導中,如圖所示是“應變式加速度計”的原理圖.支架A、B固定在待測系統(tǒng)上,滑塊穿在A、B間的水平光滑桿上,并用輕彈簧固接于支架A上,其下端的滑動臂可在滑動變阻器上自由滑動.隨著系統(tǒng)沿水平方向做變速運動,滑塊相對于支架發(fā)生位移,并通過電路轉換為電信號從1、2兩接線柱輸出.?已知滑塊質量為m,彈簧勁度系數(shù)為k,電源電動勢為E,內電阻為r,滑動變阻器總阻值R=4r,有效總長度為L.當待測系統(tǒng)靜止時,滑動臂P位于滑動變阻器的中點,且1、2兩接線柱輸出的電壓U0=0.4E.取AB方向為參考正方向.
(1)寫出待測系統(tǒng)沿AB方向做變速運動的加速度a與1、2兩接線柱間的輸出電壓U間的關系式.?
(2)確定該“加速度計”的測量范圍.
分析:(1)電壓表測量滑動變阻器左側部分的電壓,由閉合電路歐姆定律可得出電壓的表達式;由彈簧的移動可得出此時的受到的彈力,由牛頓第二定律可得出加速度與電壓間的關系;
(2)由題意可知電壓表測量的電壓范圍及m的運動范圍;則由(1)中的表達式可得出測量范圍.
解答:解:(1)設待測系統(tǒng)沿AB方向有加速度a,則滑塊將左移x,滿足kx=ma,此時?
U0-U=
ER′
R+r
,而R′=
x
L
R
=
4rx
L

故有  a=
kL(U0-U)(r+R)
4mEr
=
5kL(0.4E-U)
4mE

(2)當待測系統(tǒng)靜止時,滑動臂P位于滑動變阻器的中點,且1、2兩接線柱輸出的電壓U0=0.4E,故輸出電壓的變化范圍為0≤U≤2U0,即0≤U≤0.8E,結合(1)中導出的a與U的表達式,可知加速度計的測量范圍是-
kL
2m
≤a≤
kL
2m

答:(1)加速度與U間的關系為
5kL(0.4E-U)
4mE

(2)加速度計的測量范圍為-
kL
2m
≤a≤
kL
2m
點評:本題將力學與電學有機的結合在一起,考查了學生分析能力及綜合考慮問題的能力,是一道不可多得的好題.
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:

“加速度計”作為測定運動物體加速度的儀器,已被廣泛應用,圖所示為應變式加速度計的原理圖:支架AB固定在待測系統(tǒng)上,滑塊穿在AB之間的水平光滑桿上,并用輕彈簧連接在A端,其下端有一活動臂可在滑動變阻器上自由滑動.隨著系統(tǒng)沿水平方向做變速運動,滑塊相對于支架將發(fā)生位移,并通過電路轉換成電信號從電壓表輸出.已知電壓表量程為8V,滑塊質量m=0.1kg,彈簧勁度系數(shù)k=20N/m,電源電動勢E=10V,內阻不計,滑動變阻器總電阻值R=40Ω,有效總長度l=8cm.當待測系統(tǒng)靜上時,滑動觸頭P位于變阻器R的中點,取A→B方向為速度正方向.
(1)確定該加速度計測量加速度的范圍.
(2)為保證電壓表能正常使用,圖甲電路中電阻R0至少應為多大?
(3)根據(jù)R0的最小值,寫出待測系統(tǒng)沿A→B做變速運動時,電壓表輸出電壓UV與加速度a的關系式.
(4)根據(jù)R0的最小值,將電壓表盤上的電壓刻度改成適當?shù)募铀俣瓤潭龋瑢募铀俣戎堤钊雸D乙中電壓表盤的小圓內.

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科目:高中物理 來源: 題型:

“加速度計”作為測定物體加速度的儀器,已被廣泛地應用于飛機、潛艇、導彈、航天器等裝置的制導中,如圖10-3-17所示是“應變式加速度計”的原理圖.支架A、B固定在待測系統(tǒng)上,滑塊穿在A、B間的水平光滑桿上,并用輕彈簧固接于支架A上,其下端的滑動臂可在滑動變阻器上自由滑動.隨著系統(tǒng)沿水平方向做變速運動,滑塊相對于支架發(fā)生位移,并通過電路轉換為電信號從1、2兩接線柱輸出.

已知滑塊質量為m,彈簧勁度系數(shù)為k,電源電動勢為E,內電阻為r,滑動變阻器總阻值R=4r,有效總長度為L.當待測系統(tǒng)靜止時,滑動臂P位于滑動變阻器的中點,且1、2兩接線柱輸出的電壓U0=0.4E.取AB方向為參考正方向.

(1)寫出待測系統(tǒng)沿AB方向做變速運動的加速度a與 “1、2”兩接線柱間的輸出電壓U間的關系式

(2)確定該“加速度計”的測量范圍.

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科目:高中物理 來源: 題型:

(18分)“加速度計”作為測定運動物體加速度的儀器,已被廣泛應用,圖甲所示為應變式加速度計的原理圖:支架AB固定在待測系統(tǒng)上,滑塊穿在AB之間的水平光滑桿上,并用輕彈簧連接在A端,其下端有一活動臂可在滑動變阻器上自由滑動.隨著系統(tǒng)沿水平方向做變速運動,滑塊相對于支架將發(fā)生位移,并通過電路轉換成電信號從電壓表輸出.已知電壓表量程為8V,滑塊質量m=0.1kg,彈簧勁度系數(shù)k=20N/m,電源電動勢E=10V,內阻不計,滑動變阻器總電阻值R=40Ω,有效總長度l=8cm.當待測系統(tǒng)靜上時,滑動觸頭P位于變阻器R的中點,取AB方向為速度正方向。

(1)確定該加速度計測量加速度的范圍。

(2)為保證電壓表能正常使用,圖甲電路中電阻R0至少應為多大?

(3)根據(jù)R0的最小值,寫出待測系統(tǒng)沿AB做變速運動時,電壓表輸出電壓UV與加速度a的關系式.

(4)根據(jù)R0的最小值,將電壓表盤上的電壓刻度改成適當?shù)募铀俣瓤潭龋瑢募铀俣戎堤钊雸D乙中電壓表盤的小圓內。

 

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科目:高中物理 來源:河北省正定中學2010屆高三一模模擬(三)理綜物理部分 題型:計算題

(18分)“加速度計”作為測定運動物體加速度的儀器,已被廣泛應用,圖甲所示為應變式加速度計的原理圖:支架AB固定在待測系統(tǒng)上,滑塊穿在AB之間的水平光滑桿上,并用輕彈簧連接在A端,其下端有一活動臂可在滑動變阻器上自由滑動.隨著系統(tǒng)沿水平方向做變速運動,滑塊相對于支架將發(fā)生位移,并通過電路轉換成電信號從電壓表輸出.已知電壓表量程為8V,滑塊質量m=0.1kg,彈簧勁度系數(shù)k=20N/m,電源電動勢E=10V,內阻不計,滑動變阻器總電阻值R=40Ω,有效總長度l=8cm.當待測系統(tǒng)靜上時,滑動觸頭P位于變阻器R的中點,取AB方向為速度正方向。
(1)確定該加速度計測量加速度的范圍。
(2)為保證電壓表能正常使用,圖甲電路中電阻R0至少應為多大?
(3)根據(jù)R0的最小值,寫出待測系統(tǒng)沿AB做變速運動時,電壓表輸出電壓UV與加速度a的關系式.
(4)根據(jù)R0的最小值,將電壓表盤上的電壓刻度改成適當?shù)募铀俣瓤潭龋瑢募铀俣戎堤钊雸D乙中電壓表盤的小圓內。

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