(2005?嘉定區(qū)二模)如圖所示為某種電子秤的原理示意圖,AB為一均勻的滑線電阻,阻值為R,長(zhǎng)度為L(zhǎng),兩邊分別有P1、P2 兩個(gè)滑動(dòng)頭,P1 可在豎直絕緣光滑的固定桿MN上保持水平狀態(tài)而上下自由滑動(dòng).彈簧處于原長(zhǎng)時(shí),P1 剛好指著A端.P1與托盤固定相連.若P1、P2間出現(xiàn)電壓時(shí),該電壓經(jīng)過放大,通過信號(hào)轉(zhuǎn)換后在顯示屏上將顯示物體重力的大。阎獜椈傻膭哦认禂(shù)為k,托盤自身質(zhì)量為m0,電源電動(dòng)勢(shì)為ε,內(nèi)阻不計(jì),當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間.
求:(1)托盤上未放物體時(shí),在托盤自身重力的作用下,P1離A的距離x1
(2)托盤上放有質(zhì)量為m的物體時(shí),P1離A的距離x2
(3)在托盤上未放物體時(shí)通常先校準(zhǔn)零點(diǎn),其方法是:調(diào)節(jié)P2,使P2 離A的距離也為x1,從而使P1、P2 間電壓為零.校準(zhǔn)零點(diǎn)后,將物體m放在托盤上,試推導(dǎo)出物體質(zhì)量m與P1、P2間的電壓的函數(shù)關(guān)系式.
分析:(1)托盤上未放物體時(shí),與P1相連的金屬細(xì)桿受向下的托盤的重力與彈簧彈力的作用處于平衡狀態(tài),由F=kx及平衡條件可以求出P1距A端的距離;
(2)托盤上放有質(zhì)量為m的物體時(shí),與P1相連的金屬細(xì)桿受向下的托盤的重力和物體的重力與彈簧彈力的作用處于平衡狀態(tài),由F=kx及平衡條件可以求出P1距A端的距離;
(3)經(jīng)校準(zhǔn)零點(diǎn)后,U是指P1、P2之間電阻的電壓;在托盤上放有質(zhì)量為m的物體時(shí),P1、P2之間的電阻是由物體重力和彈簧彈力作用產(chǎn)生,根據(jù)F=kx及平衡條件求出兩者的距離,根據(jù)題意得出兩者的電阻,利用歐姆定律求出電路中的電流和電壓表的示數(shù).
解答:解:(1)由力的平衡知識(shí)
m0g=kx1
解得x1=
m0g
k
-------①
(2)受力分析如圖所示
kx2=m0g+mg
x2=
(m+m0)g
k
----------②
(3)由電學(xué)公式
E=IR---------------③
U=IRx--------------④
Rx
R
=
x
L
--------------⑤
據(jù)題意 x=x2-x1---------⑥
由①、②、⑥式得x=
mg
k
------⑦
由③、④、⑤、⑦式得m=
kL
gE
U
 
答:(1)托盤上未放物體時(shí),在托盤自身重力的作用下,P1離A的距離x1
m0g
k

(2)托盤上放有質(zhì)量為m的物體時(shí),P1離A的距離x2
(m+m0)g
k

(3)在托盤上未放物體時(shí)通常先校準(zhǔn)零點(diǎn),其方法是:調(diào)節(jié)P2,使P2 離A的距離也為x1,從而使P1、P2 間電壓為零.校準(zhǔn)零點(diǎn)后,將物體m放在托盤上,則物體質(zhì)量m與P1、P2間的電壓的函數(shù)關(guān)系式為m=
kL
gE
U
點(diǎn)評(píng):本題考查了某種電子秤的原理,涉及到受力分析、平衡條件的和歐姆定律的應(yīng)用,看懂電路圖是關(guān)鍵.
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b
b
(填a或b),電阻箱Rs的阻值調(diào)至
最大
最大
(填最大或最。]合S1開始實(shí)驗(yàn),接下來的步驟有以下一些:
A.慢慢移動(dòng)觸片p
B.將S2閉合在2端
C.將S2閉合在1端
D.調(diào)節(jié)電阻箱Rs的值
E.將S1斷開
F.觀察電流表指針變化直至某一位置
G.記下電阻箱上電阻讀數(shù)
合理的次序應(yīng)是
CAFBDFEG
CAFBDFEG
(填入步驟序號(hào)的字母)

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向東
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