Question

某物理興趣小組為了自制一臺(tái)電子秤，進(jìn)行了下列探究活動(dòng)：①研究彈簧的特性。他們做了如圖1的實(shí)驗(yàn)，根據(jù)彈簧伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度χ與拉力F的關(guān)系圖象如圖2所示。②設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)的原理圖如圖3，利用量程為3V的電壓表的示數(shù)來(lái)指示物體的質(zhì)量(電壓表刻度盤(pán)如圖4)，彈簧(圖3中使用的彈簧)的上端與變阻器的滑片和托盤(pán)連接(托盤(pán)與彈簧的質(zhì)量均不計(jì))，0、A間有可收縮的導(dǎo)線(xiàn)，當(dāng)盤(pán)內(nèi)沒(méi)有放物體時(shí)，電壓表示數(shù)為零。③分析與計(jì)算。已知滑動(dòng)變阻器總電阻R=12Ω�？傞L(zhǎng)度12cm，電源電壓恒為6V，定值電阻R₀=10Ω(不計(jì)摩擦，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，g=10N/kg)。問(wèn)：
⑴由圖1、2你能得到什么結(jié)論？
⑵當(dāng)物體的質(zhì)量為100g時(shí)，電壓表的示數(shù)是多少？
⑶該電子秤能測(cè)量的最大質(zhì)量是多大？
⑷改裝好的電子秤刻度與原來(lái)的電壓表表頭的刻度有何不同？

Answer 1

（1）在彈性限度內(nèi)，彈簧的伸長(zhǎng)與所受拉力成正比（2）1 V（3）0.5kg（4）改裝好的電子稱(chēng)刻度是不均勻的，而原來(lái)的電壓表刻度是均勻的解析:
（1）答：在彈性限度內(nèi)，彈簧的伸長(zhǎng)與所受拉力成正比
（2）解：F=G=mg=100×10^-3kg×10N/kg=1N
由圖2可知，當(dāng)F=1N時(shí)，伸長(zhǎng)x=2cm,此時(shí)變阻器阻值為R_變=12Ω/12cm×2cm=2Ω
∴I=U/(R₀+R_變)="6" V/(10Ω+2Ω)=0.5A
U_變="I" R_變=0.5A×2Ω="1" V
（3）解：                 
當(dāng)稱(chēng)量的質(zhì)量最大時(shí)，電壓表示數(shù)最大為3V，∴U₀=U-U_變=6v-3v=3v
∴U_變= U₀   ∴ R_變= R₀=10Ω  ∴ X_max=10cm  由圖2可知 F_max=5N
∴m_最大=G_最大/g=F_max/g=5N/10N/kg=0.5kg
即能測(cè)量的最大值為0.5kg
（4）答：改裝好的電子稱(chēng)刻度是不均勻的，而原來(lái)的電壓表刻度是均勻的