如图所示是小星利用所学物理知识设计的电子秤的示意图.托盘、弹簧上端和金属滑片P固定在一起,定值电阻R
=5Ω,ab是一根长为5cm的均匀电阻丝,电阻R=20Ω,电源电压U=3V,电流表量程为0~0.6A.(弹簧的电阻不计,P与R间摩擦不计,g取10N/kg)求:
(1)在托盘中无物体时,使金属滑片P处于R最上端,闭合开关后,电流表读数为多少?
(2)已知该弹簧压缩的长度△L与所受压力F的关系如下表所示.开关S闭合后,当电流表指针指在0.2A处时,托盘中物体的质量为多少?
△L/cm | | 0.5 | 1 | 1.5 | 2 | 2.5 | 3 | 3.5 | 4 | 4.5 | 5 |
F/N | | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 |
答案:
分析:分析滑片P在最上端(电阻全连入为20Ω )时的电路组成(R和R串联),利用欧姆定律求解,若知道电流表的示数,根据欧姆定律可求R连入的阻值再根据下表找出拉力大小.
解答:解:(1)在托盘中无物体时,P处于R最上端,R=20Ω,R=5Ω,R总=R+R=20Ω+5Ω=25Ω,
电流表示数:I==0.12A.
(2)当I′=0.2A时,U=I′R=0.2A×5Ω=1V.U变=U-U=3V-1V=2V,R变==10Ω,电阻线的长度
L=×5cm=2.5cm.当L=2.5cm时,查表压力:F=25N,托盘物体的质量:m===2.5kg.
答:(1)在托盘中无物体时,使金属滑片P处于R最上端,闭合开关后,电流表读数为0.12A
(2)开关S闭合后,当电流表指针指在0.2A处时,托盘中物体的质量为2.5kg