Question

【題目】小明發(fā)現(xiàn)手電筒的小燈泡上標(biāo)有“3.8V”的字樣，但上面的電流值已經(jīng)模糊不清，他想通過實驗測量該燈泡正常發(fā)光時的電阻，下圖為他所連的實驗電路。

(1)經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)電路接線有錯誤，小雨只做了一處改動就閉合開關(guān)進(jìn)行實驗。請在他接錯的導(dǎo)線上打上“×”，并改正。

（______）

(2)實驗時，小雨移動滑動變阻器的滑片，當(dāng)電壓表的示數(shù)為3.8V時，電流表的示數(shù)如圖所示。則該小燈泡的額定電流為_____A，正常發(fā)光時的功率為_____W。

(3)電子秤在生活中被廣泛應(yīng)用，有測量精度高、使用壽命長、可鎖定顯示、讀數(shù)方便、能夠進(jìn)行自動化控制等優(yōu)點。如圖甲所示是某一型號電子秤的原理示意圖，AB為一均勻的滑動變阻器，阻值為R，長度為L，兩邊分別有P1、P2兩個滑動頭，與P1相連的金屬細(xì)桿可在被固定的豎直光滑絕緣桿MN上保持水平狀態(tài)上下運動，P2為校零滑片，調(diào)好后就保持不動，金屬細(xì)桿與托盤相連，金屬細(xì)桿所受重力忽略不計。彈簧處于原長時P1剛好指向A端，若P1、P2間出現(xiàn)電壓時，該電壓經(jīng)過放大，通過信號轉(zhuǎn)換后在顯示屏上顯示出質(zhì)量的大小。

①若電子秤的底板沒有調(diào)水平，則測得的質(zhì)量將_____（選填“偏小”、“偏大”、“不變”或“無法判斷”）。

②若托盤自身的質(zhì)量忽略不計，原理示意圖可以簡化看成如圖乙所示的電路；若考慮托盤自身的質(zhì)量，簡化電路如圖丙所示，這時應(yīng)把P2調(diào)節(jié)到_____點（選填“A”、“B”或“C”）進(jìn)行校零。校準(zhǔn)零點后，將被測量物體放在托盤上。已知電源電壓為U0，彈簧的彈力與伸長成正比（系數(shù)為k），電阻總長為L，試推導(dǎo)出被稱物體的質(zhì)量m與P1、P2間電壓U的函數(shù)關(guān)系式m=_____（用本小題的已知量表示）。

Answer 1

【答案】 0.3 1.14 偏小 C

【解析】

(1)[1]原電路中，將變阻器的上面兩個接線柱連入了電路中是錯誤的(連入電路中的電阻0)，應(yīng)將變阻器的最大電阻接入電路中，將如下所示：

(2)[2][3]實驗時，小雨移動滑動變阻器的滑片，當(dāng)電壓表的示數(shù)為3.8V時，電流表的示數(shù)如圖所示，電流表選用小量程，分度值為0.02A，則該小燈泡的額定電流為0.3A，正常發(fā)光時的功率為

P=UI=3.8V×0.3A=1.14W

(3)①[4]正常情況下，被測物體對托盤的壓力大小等于物體的重力大小；若電子秤的底板沒有調(diào)水平，則被測物體對托盤的壓力大小小于物體的重力大小，由甲圖的結(jié)構(gòu)可知，金屬細(xì)桿下滑的距離變小，若P1、P2間出現(xiàn)電壓變小，故測得的質(zhì)量將偏小。

②[5][6]托盤自身受到重力，會將P1向下壓，故應(yīng)將P2也向下移動，使P1、P2處于同一位置，電壓表示數(shù)才能為0。所以應(yīng)把P2調(diào)節(jié)到C點進(jìn)行校零。校準(zhǔn)零點后，將被測量物體放在托盤上。已知電源電壓為U0，因電壓表接在滑片上，故電流全部流過R，由歐姆定律，電路中的電流

因彈簧的彈力與伸長成正比(系數(shù)為k)，故將質(zhì)量為m的物體放在托盤中，形變量為

因電阻總長為L，故此時電壓表所測電阻的大小為

由歐姆定律，電壓表示數(shù)

故物體的質(zhì)量m與P1、P2間電壓U的函數(shù)關(guān)系式為