Question

【题目】某实验小组制作了一个简易“吊秤”，如图（a）所示。在电路M、N两接线柱之间接有一根拉力敏感电阻丝，电阻丝上套有一轻质绝缘滑环。通过绝缘滑环可将重物吊起（不考虑敏感电阻丝的重力和滑环上的摩擦），M、N两接线柱等高且固定。

(1)不挂重物时，小组成员将电路中开关S断开，用一个多用电表拨至欧姆档的“”档位，红黑表笔短接进行欧姆调零，然后测量连接在M、N两接线柱之间的拉力敏感电阻丝的阻值，表盘上指针如图（b）所示，则该电阻丝的阻值为________Ω。

(2)查阅该电阻丝相关资料，发现在拉力作用下电阻丝发生微小形变时（宏观可忽略），阻值R随拉力F变化如图（c）所示。已知电路中电源电动势E=3V，内阻r=2Ω；灵敏电流计量程为10mA，内阻Rg=50Ω，可变电阻Rp。具体操作步骤如下：

步骤一：滑环下不吊重物时，闭合开关，调节可变电阻Rp，使灵敏电流计指针满偏；

步骤二：滑环下吊已知重力的重物G，测出电阻丝与竖直方向的夹角为θ；

步骤三：保持可变电阻Rp接入电路电阻不变，读出此时灵敏电流计示数I；

步骤四：换用不同已知重力的重物，挂在滑环上，记录每一个重力值对应的电流值；

步骤五：将灵敏电流计刻度盘改装为重力刻度盘。

①若测得θ=60°，灵敏电流计指针半偏，根据题中信息，则待测重物重力G=_____________N；

②改装后的重力刻度盘，其零刻度线在灵敏电流计________（选填“零刻度”或“满刻度”）处；

③测量过程中电源电动势变小，内阻变大，其他条件不变，用这台“吊秤”称重前，进行了“步骤一”操作，则测量结果__________________（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。

Answer 1

【答案】100 150 满刻度 偏大

【解析】

(1)[1]电阻阻值为欧姆表盘读数乘以倍率，即。

(2)①[2]假设为欧姆挡内部电路总电阻，灵敏电流计满偏时

灵敏电流计半偏时

解得

根据图像可知

此时电阻丝的拉力

当电阻丝与竖直方向夹角为时，根据平衡条件得

解得

②[3]秤上所挂重物越小，电路中总电阻越小，通过电路的电流越大，所以改装后的重力刻度盘，其零刻度线在灵敏电流计的满刻度处。

③[4]进行了“步骤一”操作，保证欧姆挡内部电阻一定，电动势偏小，测量电流偏小，所测重力偏大。