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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: (一)研究弹簧的特性. ...

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:
(一)研究弹簧的特性.
他们做了如图甲所示的实验,根据实验数据作出了弹簧伸长量x与拉力F的关系图象如图乙所示.
(二)设计实验方案.
设计原理图如图丙所示.将变阻器滑动片P和托盘固定在弹簧上端,用柔软的导线将变阻器滑动片P与电压表的一个接线柱连接,利用量程为3V的电压表(电压表刻度盘如图丁)的示数来指示物体的质量.已知弹簧压缩量与压力的关系符合图乙所示图线.托盘与弹簧的质量均不计.当盘中没有放物体时,电压表示数刚好为零.
(三)分析与计算.
已知滑动变阻器总电阻R=40Ω、总长度8cm.电源电压恒为6V,定值电阻R=20Ω.不计摩擦,弹簧始终在弹性限度内,g=10N/kg.试求:
(1)当物体的质量为1kg时,电压表的示数是多少伏?
(2)该电子秤能测量的最大质量是多大?
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先分析图象乙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电压表测量滑动变阻器的电压;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1kg时,物体重力G=mg=1kg×10N/kg=10N; 由图象知:当物体对弹簧的拉力为10N时,弹簧伸长2cm;即当弹簧受压力为10N时弹簧会缩短2cm; 又已知滑动变阻器总电阻R=40Ω,总长度8cm可得:长1cm的变阻器的电阻为5Ω. 则此时电压表测量的电阻为10Ω,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; 由于电路中的电流不变,即I===0.1A;则电压表所测量的阻值:R″==30Ω; 所以弹簧压缩量为6cm; 由图象分析可知物体重30N,故能测量的最大质量为3kg.
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考点分析:
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A.用天平称出玻璃杯的质量m1
B.将适量的牛奶倒入玻璃杯中
C.用天平称出玻璃杯和牛奶的总质量m2
D.将杯中牛奶倒入量筒中,测出量筒中牛奶的体积V
E.计算牛奶的密度ρ
(1)写出该实验中计算牛奶密度的表达式ρ=   
(2)由于有少量牛奶会附着在玻璃杯内壁,所以上述测量结果存在误差.调整上面实验步骤的顺序,可以减小由于上述原因造成的误差.试写出调整后的实验步骤顺序(用步骤前的字母表示):    查看答案
试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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