Question

【题目】如图甲所示，是创新小组的同学们设计的利用电压表示数来表示质量大小的电子秤原理图．托盘、弹簧上端和滑动变阻器滑片固定在一起，托盘和弹簧的质量不计，OA间是可伸缩的导线，当盘中没有放物体时，滑片处于a端，当盘中放入物体质量为8kg时，滑片处于b端．已知电阻R0=5Ω，滑动变阻器的阻值0～20Ω，电源电压为6V，不计摩擦，弹簧始终在弹性范围内，且滑动变阻器的电阻值与长度成正比．求：

（1）当物体质量为8kg时，电压表的示数是多少？

（2）达达同学在甲图装置的基础上又设计了如图乙所示的电路，利用电流表示数来表示质量大小，电流表所用量程为0～0.6A．

①若此电子秤待机(闭合开关，托盘中未放入物体时)10分钟，则电路消耗的电能是多少焦？

②请你通过计算求出乙电子秤可称最大质量是多少千克?

Answer 1

【答案】(1)4.8V；(2)①864J；②2kg．

【解析】

(1)当盘中放入物体质量为8kg时，滑片处于b端，电阻R0与滑动变阻器R串联，根据欧姆定律可知，此时电路中的电流为

I==0.24A；

电压表的示数为

U′=IR=0.24A×20Ω=4.8V；

(2)①若此电子秤待机，不称量物体时，R0与R串联，消耗的电能

W=×10×60s=864J；

②电流表所用量程为0～0.6A，当电流表的最大示数为0.6A时，电路的总电阻

R总==10Ω，

由串联电路电阻的规律可知变阻器连入电路的电阻

R滑= R总-R0=10Ω-5Ω=5Ω，

由图甲可知，当盘中放入物体质量为8kg时，滑片处于b端，变阻器的阻值是20Ω，由于滑动变阻器的电阻值与长度成正比，所以

，

m=2kg．

答：(1)当物体质量为8kg时，电压表的示数是4.8V；

(2)①电路消耗的电能是864J；

②乙电子秤可称最大质量是2千克．