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某物理兴趣小组为了自制一台电子秤,进行了下列探究活动: (1)研究弹簧的特性.他...

某物理兴趣小组为了自制一台电子秤,进行了下列探究活动:
(1)研究弹簧的特性.他们做了如图a的实验,根据实验数据作出了弹簧伸长;与拉力F的关系图象如图b所示.
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(2)设计方案;设计的原理图如图c所示,利用量程为3V的电压表的示数来指示物体的质量(电压表刻度盘如图),弹簧(即图a中使用的弹簧)的上端与变阻器的滑片和托盘连接(托盘与弹簧的质量均不计),OA间有可收缩的导线,当盘中没有放物体时电压表示数为零.
(3)分析与计算.已知滑动变阻器总电阻R=12Ω,总长度12cm,电源电压恒为6V,定值电阻R=10Ω(不计摩擦,弹簧始终在弹性限度内;g=10N/kg).求:
①当物体的质量为100克时.电压表的示数是多少?
②该电子秤能测量的最大质量是多大?
③改装好的电子秤刻度与原来电压表表头的刻度有何不同?

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先分析图象b得出弹簧的受到的拉力与弹簧伸长的关系;然后根据滑片移动的长度判断滑动变阻器的接入电路的阻值;即可利用欧姆定律和串联电路的特点求解. 【解析】 (1)当物体的质量为100克时,物体重力G=mg=0.1kg×10N/kg=1N; 由图象知:当物体对弹簧的拉力为1N时弹簧伸长2cm;即当弹簧受压力为1N时弹簧会缩短2cm; 又已知滑动变阻器总电阻R=12Ω,总长度12cm可得:长1cm的变阻器的电阻为1Ω. 则此时交阻器接入电路电阻为2Ω,滑动变阻器与定值电阻串联. 电压表示数是U1===1V; 故:电压表示数为1V. (2)由电压表的量程可知:当电压表的示数为3V,电子秤所测量的物体质量最大; 此时,电路中的电流为I2=I″===0.3A; 变阻器接入电路的阻值R===10Ω; 所以弹簧压缩量为10cm; 由图象分析可知物体重5N,故能测量的最大质量为500g. (3)1V刻度为100g,3V刻度上为500g;所以电子秤刻度与原来电压表表头的刻度相比,电子秤刻度不均匀.
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考点分析:
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(1)保持斜面的倾角α不变,换用不同质的小球,让它们分别从斜面的顶端由静止释放,测出小球下滑的时间如表一.
小颖经过分析得出如下结论:______
表一
质量m/g3681220
时间t/s1.71.71.71.71.7
表二
倾角a/°1530456075
时间t/s1.91.61.21.61.9
(2)不改变底边的长度,多次改变倾角.让同一小球从斜面的顶端由静止释放(如图)测出每次下滑的时间如表二.小颖对上述数据:进行了归纳分析,得出的结论是______
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表一
电灯种类额定电压额定功率寿命单价
白炽灯220V60W1000h1.5元
节能灯220V11W3000h18元
表二
工作状态电功率
刚开始工作 
正常工作 
(1)以上资料蕴藏着一些物理知识.请写出两点:
______
______
(2)已知“220V  60W”的白炽灯,在常温下灯丝的电阻约80Ω,请通过计算将该白炽灯的有关数据填在表二的空格中.
(3)根据以上的数据分析,可知白炽灯不宜频繁开闭的原因是______
(4)根据资料二的数据,若使白炽灯与节能灯从买回来开始正常工作到寿命结束,白炽灯消耗的电能为______kW•h,节能灯消耗的电能为______kW•h.
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(1)小明连接的实验电路如图所示,经检查发现有两处错误,请指出错误:
______
______
(2)小明纠正错误后开始实验,闭合开关后发现电压表没有示数,经检验发现电压表的15V量程挡已损坏,3V量程挡完好.现根据已有的器材完成实验任务.
①请你帮助小明设计电路图,并把它画在方框内.
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②在实验过程中,调节滑动变阻器的滑片,直至电压表的示数为______时,记下电流表示数,
根据公式R=U/I,算出灯丝电阻:

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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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