题文
在科技活动中某同学利用自制的电子秤来称量物体的重力,如图所示,为电子秤的原理图.托盘和弹簧的质量均不计,滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接,当托盘中没有放物体时,电压表示数为零;当托盘中的物体的质量改变时,电压表示数发生改变,从而测出物体的质量.设变阻器的总电阻为R,总长度为l,电源电动势为E,内 阻不计.弹簧产生的弹力与弹簧压缩量x成正比,即F=kx(k为常数),不计一切摩擦和其他阻力,电压表为理想电表.
(1)根据上述原理,电压表应接在______两端.
(2)要获得电压表的满量程称重,制作上述“电子秤”时,电源、限流电阻R0、变阻器R、电压表等可从下列器材中选择______(填器材编号).
A、电动势为9V、内阻不计的电池;B、电动势为3V、内阻不计的电池;C、阻值为1KΩ定值电阻;D、阻值为100Ω的定值电阻;E、最大阻值为50Ω变阻器;F、最大阻为10Ω的变阻器;G、量程为0~3V的电压表;H、量程为0~15伏的电压表.
(3)当托盘上放上某物体时,所放物体的质量m与电压表的示数U的关系是:m=______.(用相应物理量符号表示)
题型:未知 难度:其他题型
答案
(1)由题意,当托盘中没有放物体时,电压表示数为零,此时滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接,故电压表应接在pq间.
(2)电动势为3V的电源,经过分压,电压表的示数最大为1V,偏转角度太小,故应选电动势为9V的电池.
定值电阻1KΩ远大于变阻器的总电阻,变阻器分担的电压很小,电压表的示数很小,故应选用阻值为100Ω的定值电阻.
最大值为10Ω的变阻器,能分担的最大电压为10110×9V≈0.88V,电压表的示数很小,故应选50Ω变阻器.
电压表分担的最大电压为50100+50×9V=3V,故应选量程为0~3V的电压表;故选ADEG
(3)设物体的质量为m时,弹簧的压缩量为x,电压表示数为U.
根据欧姆定律、电阻定律和胡克定律得:
U=xl?RR+R0E
mg=kx
联立解得:m=kl(R+R0)εRgU
故答案为:(1)pq (2)ADEG (3)kl(R+R0)εRgU
解析
10110
考点
据考高分专家说,试题“在科技活动中某同学利用自制的电子秤来称量.....”主要考查你对 [弹力的大小、胡克定律 ]考点的理解。
弹力的大小、胡克定律
弹力的大小:
弹力的大小与物体的形变程度有关,形变量越大,产生的弹力越大;形变量越小,产生的弹力越小。
(1)一般情况下,弹力的大小可以利用平衡条件或牛顿运动定律计算出来;对于弹簧的弹力,在弹性限度内遵循胡克定律:
(2)胡克定律在弹性限度内,弹簧的弹力和其形变量(伸长或缩短的长度)成正比,即F=kx,式中k为劲度系数,x为弹簧的形变量,F为弹力。
胡克定律的图像如图所示。
①式中形变量是指在弹性限度内发生的。形变量x是弹簧在原长基础上的改变量,即弹簧伸缩后的长度L与原长L0的差:x=|L—L0|,不能将x当做弹簧的长度。
②胡克定律中劲度系数k的单位是N/m,由弹簧自身的条件(材料、长度、横截面积)决定,弹簧做好后,劲度系数是确定的。不同弹簧的劲度系数一般不同。
③劲度系数k的两种求法
a.由胡克定律F=kx知:k=F/x
b.由F一x图像知:
判定弹力的有无及其方向的方法: