如图所示是小明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=5Ω,ab是一根长为5cm的均匀电阻丝,总电阻R=20Ω;电源电压U=3V保持不变,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)电阻R0在电路中作用:________.
(2)在托盘中无物体时,使金属滑片P处于R最上端,闭合开关后,电流表读数为多少?
(3)该电子秤测量最大质量时电流表的示数是多少?
(4)已知该弹簧压缩的长度△L与所受压力F的关系如下表所示、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多少?
△L/cm | 0 | 0.5 | 1 | 1.5 | 2 | 2.5 | 3 | 3.5 | 4 | 4.5 | 5 |
F/N | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 |
解:
(1)由图知,压力越大,滑片越向下,定值电阻串联在电路中,可以防止滑片到达最下端引起的短路,从而起到保护电路的作用.
(2)当托盘中无物时,电路电流为I===0.12A
(3)当滑片位于最下端,电路电流为I0===0.6A
(4)电流表示数为0.2A时,电路总电阻为
R串===15Ω
电阻丝接入的阻值为
R′=R串-R0=15Ω-5Ω=10Ω
因为电阻丝长度5cm,阻值为20Ω
所以此时接入电路的长度为2.5cm
查表知,托盘受到的压力为25N
所以物体的质量为
m====2.5kg
答:
(1)电阻再电路中的作用是保护电路;
(2)托盘中无物时,电流表的示数为0.12A;
(2)滑片在最下端时电流表的示数为0.6A;
(3)被测物体的质量为2.5Kg.
(1)串联电路具有分压作用,定值电阻串联在电路中,可以保证电源电压不会全部加在电阻丝两端,引起电路电流过大.
(2)已知定值电阻阻值和滑片在最上端电阻丝的阻值,可以得到串联总电阻;已知电路总电阻和电源电压,利用I=得到电路电流.
(3)电子秤测量最大质量时,滑片位于最下端,电阻丝短路.电路电流为通过R0的电流.
(4)已知电源电压和电路电流,可以得到电路总电阻;已知电路总电阻和定值电阻阻值,可以得到电阻丝接入电路的电阻;
已知电阻丝的长度和最大电阻,可以得到电阻与长度的对应关系;已知电阻丝接入电路的阻值和与长度的对应关系,可以得到电阻丝接入电路的电阻丝长度;已知电阻丝接入电路的电阻丝长度,查表可以得到电阻丝受到的压力;最后根据压力得到物重,利用m=得出物体质量.
点评:此题是一道联系实际的、力综合题,难度适中,需要熟悉电学的有关规律和力学的基本运算.
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