Question

小明同學觀察了市場上的“測重儀”后，畫出了如圖所示的原理圖．A為托盤，P為金屬滑片且固定在托盤下得輕質彈簧上，并能隨輕質彈簧一起上下滑動，當托盤中不放物體時，P位于R的最上端．已知R₀=5Ω，R的最大阻值為25Ω，電源電壓恒為3V．問：
（1）圖中的質量表用什么電表改裝較為合適．
（2）當開關S閉合，不稱量物體時，通電1min電阻R消耗的電能是多少？
（3）若稱量質量為m的物體時，滑片P被下壓五分之一的長度，那么，小明設計的“測重儀”能稱量物體的質量最大是多少？（“測重儀”的刻度是均勻的）

Answer 1

分析：（1）電流表應串聯在電路中，電壓表應并聯在電路中，根據電路圖判斷質量表是電壓表還是電流表；
（2）當開關S閉合，不稱量物體時，R₀與R的最大阻值串聯，根據電阻的串聯和歐姆定律求出電路中的電流，根據W=UIt=I²Rt求出電阻R消耗的電能；
（3）根據題意和彈簧測力計的原理得出“測重儀”能稱量物體的最大質量．

解答：解：（1）由電路圖可知，質量表串聯在電路中應用電流表改裝較合適；
（2）當開關S閉合，不稱量物體時，R₀與R的最大阻值串聯，
∵串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，
∴根據歐姆定律可得，電路中的電流：
I=

U

R+R0

=

3V

25Ω+5Ω

=0.1A，
通電1min電阻R消耗的電能：
W=I²Rt=（0.1A）²×25Ω×60s=15J；
（3）由彈簧測力計可知，彈簧壓力與彈簧的縮短（變化）量成正比，則有：

Mg

mg

=

5

1

，
∴M=5m．
答：（1）圖中的質量表用電流表改裝較為合適；
（2）當開關S閉合，不稱量物體時，通電1min電阻R消耗的電能是15J；
（3）小明設計的“測重儀”能稱量物體的質量最大是5m．

點評：本題考查了電表的使用和串聯電路的特點以及歐姆定律的計算，關鍵是根據彈簧測力計的原理得出測重儀的最大稱重．