Question

在學(xué)校舉行的物理創(chuàng)新大賽上，小明和小紅所在的科技小組分別設(shè)計(jì)了一種測量托盤所受壓力的壓力測量儀，如圖甲、乙所示．兩裝置中所用的器材與規(guī)格完全相同，壓力表是由電壓表改裝而成，R₁為定值電阻，阻值為10Ω，R₂為滑動變阻器，規(guī)格為“10Ω 1A”，金屬指針OP可在金屬桿AB 上滑動，且與它接觸良好，金屬指針和金屬桿電阻忽略不計(jì)， M為彈簧，在彈性限度內(nèi)它縮短的長度與其所受的壓力大小 成正比，當(dāng)托盤所受壓力為零時(shí)，P恰好位于R₂的最上端； 當(dāng)托盤所受壓力為50N時(shí)，P恰好位于R₂的最下端，此時(shí)彈簧的形變量仍在彈性限度內(nèi)．
（1）甲裝置中，當(dāng)P位于R₂的最下端時(shí)，電壓表的示數(shù)為3V，則電源電壓是多少？
（2）甲裝置中，壓力25N的刻度位置標(biāo)在電壓表表盤多少伏的刻度線上？
（3）在甲、乙兩種裝置中，兩壓力表的刻度特點(diǎn)有何不同？試說明理由．

Answer 1

解：
（1）甲裝置中，當(dāng)P位于R₂的最下端時(shí)電路中的電流：
電源電壓：U=I（R₁+R₂）=0.3A×（10Ω+10Ω）=6V；
（2）甲裝置中，當(dāng)托盤所受壓力為25N時(shí)，P恰好位于R₂的中點(diǎn)，滑動變阻器接入電路中的電阻R₂為5Ω，電壓表測R₂兩端電壓，
電路中的電流：I=
電壓表的示數(shù)為U₂=IR₂=0.4A×5Ω=2V. 壓力25N的刻度位置標(biāo)在電壓表表盤2V的刻度線上．
（3）甲裝置中壓力表的刻度是不均勻的，乙裝置中壓力表的刻度是均勻的．甲裝置中，當(dāng)改變托盤所受的壓力時(shí)，R₂接入電路中的電阻發(fā)生變化，電路中的電流發(fā)生變化，壓力表的刻度是不均勻的．乙裝置中，當(dāng)改變托盤所受的壓力時(shí)，R₂接入電路中的電阻不發(fā)生變化，電路中電流不變，壓力表的刻度是均勻的。