Question

13．如圖是小明自制電子秤的原理示意圖．托盤、輕彈簧上端和金屬滑片P固定一起（彈簧的電阻不計(jì)）．
（1）電路設(shè)計(jì)：要使電子秤能正常工作，下列電路連接正確的是C
A．點(diǎn)“1”與點(diǎn)“2”連接       B．點(diǎn)“1”與點(diǎn)“3”連接
C．點(diǎn)“2”與點(diǎn)“3”連接       D．點(diǎn)“1”、點(diǎn)“2”與點(diǎn)“3”全部相連接
（2）故障排除：小明在正確完成電路連接后．閉合開關(guān)S，改變托盤中物體的質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)．但始終不變，發(fā)生故障的原因可能是D
A．R₀斷路      B．R₁短路
C．電壓表短路    D．金屬滑片P處斷路
（3）刻度調(diào)試：①調(diào)零．在托盤中無物體時(shí)，使金屬滑片 P處于R_l最上端．此時(shí)電壓表的示數(shù)為零．②標(biāo)度．每次向托盤中增加100g的砝碼，在電壓表指針?biāo)�位置的刻度盤上標(biāo)出相應(yīng)的質(zhì)量值．當(dāng)將1kg的物體放在托盤中．金屑滑片P剛好指在距R_l上端$\frac{1}{3}$處（如圖），請(qǐng)計(jì)算回答“1千克”應(yīng)標(biāo)在電壓表多少伏的位置上？（電阻R₀=5Ω，電阻R₁=15Ω，電源電壓U=3.0V，電壓表的量程為 0～3.0V）
（4）繼續(xù)改進(jìn)：小明在標(biāo)示電子秤刻度時(shí)，發(fā)現(xiàn)電子秤的刻度與電壓表的刻度有不同特點(diǎn)．請(qǐng)說出不同之處電壓表的刻度均勻、電子秤刻度不均勻．于是，他又開始了新的研究．

Answer 1

分析 該電子秤是利用滑動(dòng)變阻器的變阻原理，通過電壓表的示數(shù)變化反應(yīng)所測(cè)質(zhì)量大小，分析時(shí)注意滑動(dòng)變阻器的連接和動(dòng)態(tài)分析．

解答 解：（1）電路設(shè)計(jì)：要使電子秤能正常工作（質(zhì)量大小變化時(shí)，引起連入電阻變化、電壓表的示數(shù)變化），應(yīng)將點(diǎn)“3”與點(diǎn)“2”連接；
（2）發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)，但始終不變，說明原因有：電路某處開路或短路，即R₀短路或金屬滑片P處斷路時(shí)電壓表測(cè)電源的電壓示數(shù)不變，而R₀斷路、R₁短路、電壓表短路時(shí)電壓表均無示數(shù)，所以發(fā)生故障的原因可能有金屬滑片P處斷路；
（3）當(dāng)將1kg的物體放在托盤中，金屬滑片P剛好指在距R₁上端$\frac{1}{3}$處時(shí)，連入電阻：
R=$\frac{1}{3}$×15Ω=5Ω，
電路中的電流：
I=$\frac{U}{{R}_{0}+R}$=$\frac{3.0V}{5Ω+5Ω}$=0.3A，
R₁兩端的電壓：
U₁=IR=0.3A×5Ω=1.5V；
（4）由上題可知，R₁兩端的電壓U₁=$\frac{U{R}_{1}}{{R}_{0}+{R}_{1}}$=$\frac{3V×{R}_{1}}{5Ω+{R}_{1}}$，即與U₁與R₁的關(guān)系不是成正比的，反映在刻度上是不均勻的，所以電子稱刻度與電壓表刻度（電壓表的刻度是均勻的）不同的．
故答案為：
（1）C；
（2）D；
（3）“1千克”應(yīng)標(biāo)在電壓表1.5伏的位置上；
（4）電壓表的刻度均勻、電子秤刻度不均勻．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道電學(xué)應(yīng)用題，在設(shè)計(jì)圖中找出滑動(dòng)變阻器、會(huì)連接，并會(huì)利用其變阻原理分析是本題關(guān)鍵．