Question

【題目】如圖甲所示，是創(chuàng)新小組的同學們設計的利用電壓表示數(shù)來表示質(zhì)量大小的電子秤原理圖．托盤、彈簧上端和滑動變阻器滑片固定在一起，托盤和彈簧的質(zhì)量不計，OA間是可伸縮的導線，當盤中沒有放物體時，滑片處于a端，當盤中放入物體質(zhì)量為8kg時，滑片處于b端．已知電阻R0=5Ω，滑動變阻器的阻值0～20Ω，電源電壓為6V，不計摩擦，彈簧始終在彈性范圍內(nèi)，且滑動變阻器的電阻值與長度成正比．求：

（1）當物體質(zhì)量為8kg時，電壓表的示數(shù)是多少？

（2）達達同學在甲圖裝置的基礎上又設計了如圖乙所示的電路，利用電流表示數(shù)來表示質(zhì)量大小，電流表所用量程為0～0.6A．

①若此電子秤待機(閉合開關(guān)，托盤中未放入物體時)10分鐘，則電路消耗的電能是多少焦？

②請你通過計算求出乙電子秤可稱最大質(zhì)量是多少千克?

Answer 1

【答案】(1)4.8V；(2)①864J；②2kg．

【解析】

(1)當盤中放入物體質(zhì)量為8kg時，滑片處于b端，電阻R0與滑動變阻器R串聯(lián)，根據(jù)歐姆定律可知，此時電路中的電流為

I==0.24A；

電壓表的示數(shù)為

U′=IR=0.24A×20Ω=4.8V；

(2)①若此電子秤待機，不稱量物體時，R0與R串聯(lián)，消耗的電能

W=×10×60s=864J；

②電流表所用量程為0～0.6A，當電流表的最大示數(shù)為0.6A時，電路的總電阻

R總==10Ω，

由串聯(lián)電路電阻的規(guī)律可知變阻器連入電路的電阻

R滑= R總-R0=10Ω-5Ω=5Ω，

由圖甲可知，當盤中放入物體質(zhì)量為8kg時，滑片處于b端，變阻器的阻值是20Ω，由于滑動變阻器的電阻值與長度成正比，所以

，

m=2kg．

答：(1)當物體質(zhì)量為8kg時，電壓表的示數(shù)是4.8V；

(2)①電路消耗的電能是864J；

②乙電子秤可稱最大質(zhì)量是2千克．