Question

如圖所示是某研究性學習小組自制的電子秤原理圖，它利用電壓表的示數來指示物體的質量．托盤、彈簧上端和滑動變阻器滑片固定在一起，托盤和彈簧的質量不計，OA間有可收縮的導線，當盤中沒有放物體時，電壓表的示數為0．已知電阻R=5Ω，滑動變阻器最大阻值為15Ω，電源電壓U=3V，電壓表的量程為0-3V．現將1kg的物體放在托盤中，滑片剛好指在距R上端1/3處（不計摩擦，彈簧始終在彈性限度內），請計算回答：
（1）將1kg的物體放在托盤中時，電壓表的示數為多少？
（2）該電子秤能測量的最大質量是多少？此質量數應標在電壓表多少伏的位置上？

Answer 1

【答案】分析：（1）要理解題意，計算出變阻器接入電路的電阻值，從而求出電流和電壓；
（2）依據題意，理清測量物與變阻器的數量關系，即測量物的重量與變阻器接入電路的阻值成正比關系．
解答：解：（1）當滑片位于R上端l/3處時，R_總=R_o+=5+=10Ω
此時電路中的電流I===0.3A
電壓表的示數為U_R=IR=0.3A×5Ω=1.5V；
（2）因為彈簧的伸長（或壓縮）與彈簧所受拉力（或壓力）成正比，又1kg物體放在托盤中時，滑片指在1/3處，故滑片指到R最下端時，就是該電子秤所能測量的最大質量，應為3kg
此時R_總’=R_o+R=5Ω+15Ω=20Ω
電路中的電流l’===0.15A
電壓表的示數為U’=I’R=0.15A×15Ω=2.25V
故電子秤所能測量的最大質量數3kg應標在電壓表示數的2.25V處．
答：（1）將1kg的物體放在托盤中時，電壓表的示數為1.5V；（2）該電子秤能測量的最大質量是3kg，此質量數應標在電壓表2.25V的位置上．
點評：注意切入點是滑動變阻器與測量物的應用