Question

如图-1为某兴趣小组设计的电子秤结构原理图．图中，电源电压U=6V，定值电阻R₀=20Ω，R是一个长为6cm的均匀电阻丝，R=20Ω，轻质弹簧的电阻不计，其上端和秤盘及金属滑片P连在一起，若秤盘中未放重物时，滑片P与Q对齐且处于电阻丝的最上端．P与R间的摩擦不计．

（1）盘中不放重物时，电压表的示数为

 

；盘中放上重物压缩弹簧时，P滑片随盘下移，这时电压表测量的是

 

部分电阻丝两端的电压．
（2）盘中不放重物时，闭合开关后，电路的总功率是多少？
（3）弹簧所受的压力F与压缩量△L间的关系如图-2所示．该电子秤的最大称量范围有多大？（g取10N/kg）
（4）用该电压表表盘上的刻度表示被测物体对应的质量．请在图-3中电压表表盘上方框内填上对应的物体质量的数值．

Answer 1

分析：（1）根据图示可知，当盘中不放重物时，电压表被短路，据此判断电压表的示数；根据电压表连接的触电可知电压表测量电阻的部分；
（2）盘中不放重物时，闭合开关后，滑动变阻器R与R₀串联，根据P=

U2

R

计算电路消耗的总功率；
（3）根据图-2读出弹簧伸长量最大时，对应的压力，此时压力等于重力，再根据G=mg的变形公式即可求出弹簧秤的最大称量值；
（4）根据最大称量范围等分为三部份，并填图-3中．

解答：解：（1）根据电路图可知，当盘中不放重物时，电压表被短路，故电压表示数为零；
盘中放上重物压缩弹簧时，P滑片随盘下移，电压表的正负接线柱与QP相连，因此这时电压表测量的PQ部分电阻丝两端的电压；
（2）盘中不放重物时，闭合开关后，电路的总功率：P=

U2

R+R0

=

(6V)2

20Ω+20Ω

=0.9W；
（3）由图-2知：当△L=6cm，F=60N时；
因为重力等于压力，所以电子秤对应的量程最大值：m=

G

g

=

60N

10N/kg

=6kg；
（4）根据电子秤对应的量程最大值分为三等份，即每一份表示2kg，则电压表表盘上的刻度表示被测物体对应的质量如下图所示：

答：（1）0V；PQ；
（2）盘中不放重物时，闭合开关后，电路的总功率是为0.9W；
（3）弹簧所受的压力F与压缩量△L间的关系如图-2所示．该电子秤的最大称量范围有6kg．

点评：本题是一道电学与力学的综合题，涉及电压表、滑动变阻器的使用、功率计算公式的应用以及压力与重力的关系，关键是能够从图中得出有用的信息．