Question

（12分）如圖所示為某種電子秤的原理示意圖，AB為一均勻的滑線電阻，阻值為R，長度為L，兩邊分別有P₁、P₂兩個滑動頭。P₁可在豎直絕緣光滑的固定桿MN上保持水平狀態(tài)而上下自由滑動，彈簧處于原長時，P₁剛好指著A端，P₁與托盤固定相連，若P₁、P₂間出現(xiàn)電壓時，該電壓經(jīng)過放大，通過信號轉(zhuǎn)換后在顯示屏上將顯示物體重力的大小。已知彈簧的勁度系數(shù)為k，托盤自身質(zhì)量為m₀，電源電動勢為E，內(nèi)阻不計，當?shù)氐闹亓�加速度為g。求;

（1）托盤上未放物體時，在托盤自身重力作用下，P₁離A的距離x₁

（2）托盤上放有質(zhì)量為m的物體時，P₁離A的距離x₂

（3）在托盤上未放物體時通常先校準零點，其方法是：調(diào)節(jié)P₂，使P₂離A點的距離也為x₁，從而使P₁、P₂間的電壓為零。校準零點后，將物體m放在托盤上，試推導出物體質(zhì)量m與P₁、P₂間的電壓U之間的函數(shù)關系式。

 

Answer 1

【答案】

（1）；（2）；（3）。

【解析】托盤的移動帶動P₁移動，使P₁、P₂間出現(xiàn)電勢差，電勢差的大小反映了托盤向下移動距離的大小，由于R為均勻的滑線電阻，則其阻值與長度成正比。

   （1）由力的平衡知識可知：m₀g＝kx₁，

解得：            （4分）

（2）放上重物重新平衡后 m₀＋mg＝kx₂ ，

 解得：    （4分）

（3）由閉合電路歐姆定律知：E＝IR，由部分電路歐姆定律：U＝IR_串

由  其中x為P₁、P₂間的距離，則x＝x₂－x₁＝

聯(lián)立解得：        （4分）