8.如圖是某研究性學(xué)習(xí)小、組自制的電子秤原理圖,它利用電壓表的示數(shù)來(lái)指示物體的質(zhì)量.托盤(pán)、彈簧上端和滑動(dòng)變阻器滑片固定在一起,托盤(pán)和彈:簧的質(zhì)量不計(jì),OA間有可收縮的導(dǎo)線,當(dāng)盤(pán)中沒(méi)有放物體時(shí),電壓表的示數(shù)為0.已知電阻R0=5Ω,滑動(dòng)變阻器最大阻值為l5Ω,電源電壓U=3V,電壓表的量程為O~3V.現(xiàn)將1kg的物體放在托盤(pán)中,滑片剛好指在距R上端$\frac{1}{3}$處(不計(jì)摩擦,彈簧始終在彈性限度內(nèi)),請(qǐng)計(jì)算回答:
(1)R0的作用是什么?
(2)將1kg的物體放在托盤(pán)中時(shí),電壓表的示數(shù)為多少?
(3)該電子秤能測(cè)量的最大質(zhì)量是多少?此質(zhì)量數(shù)應(yīng)標(biāo)在電壓表多少伏的位置上?

分析 (1)由于R與R0串聯(lián),電路的總電阻等于R與R0之和,當(dāng)托盤(pán)上什么物體都不放時(shí),R接入的阻值為0,此時(shí)如果沒(méi)有R0的話,則出現(xiàn)短路事故,燒壞電源.
(2)滑動(dòng)變阻器R的上半部分接入電路,R與R0串聯(lián).當(dāng)把1kg的物體放在托盤(pán)中,滑片剛好指在距R上端$\frac{1}{3}$處,即接入電路的阻值為最大阻的$\frac{1}{3}$,R與R0之和是電路的總電阻,根據(jù)I=$\frac{U}{R}$,電源電壓除以總電阻等于電路中的電流,再根據(jù)U=IR,電流乘以電阻R等于滑動(dòng)變阻器兩端的電壓,即為電壓表示數(shù).
(3)根據(jù)彈簧伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度與所受的拉力成正比,彈簧壓縮的長(zhǎng)度與所受的壓力也應(yīng)該成正比,滑片壓至最下端時(shí)測(cè)量的質(zhì)量最大,此時(shí)托盤(pán)受到的壓力是托盤(pán)上放入1kg物體時(shí)受到壓力的3倍;同步驟(2),算出滑動(dòng)變阻器接入最大值時(shí)串聯(lián)電路的總電阻,電流,根據(jù)U=IR,電流乘以滑動(dòng)變阻器阻值就是電壓表的示數(shù).

解答 解:(1)當(dāng)托盤(pán)中不放物體時(shí),滑動(dòng)變阻器R接入的電阻值為0,此時(shí)電阻R0保護(hù)電路,電流不致過(guò)大.
(2)根據(jù)題意,將1kg的物體放在托盤(pán)中,滑片剛好指在距R上端1/3處,所以滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻值為:R=$\frac{1}{3}$×15Ω=5Ω
電路的總電阻為:R=R+R0=5Ω+5Ω=10Ω
電路中的電流為:I=$\frac{U}{{R}_{總}(cāng)}$=$\frac{3V}{10Ω}$=0.3A
流過(guò)滑動(dòng)變阻器R的電流為:IR=I=0.3A
滑動(dòng)變阻兩端的電壓為:UR=IRR=0.3A×5Ω=1.5V.即電壓表的示數(shù)為1.5V.
(2)因?yàn)閷?kg的物體放在托盤(pán)中,滑片剛好指在距R上端$\frac{1}{3}$處,所以將3kg的物體放在托盤(pán)中,滑片指在最下端,這是該電子秤能測(cè)量最大質(zhì)量的位置.
此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入的阻值為:R=15Ω.
總電阻為:R=R+R0=15Ω+5Ω=20Ω
電路中的電流為:I=$\frac{U}{{R}_{總}(cāng)}$=$\frac{3V}{20Ω}$=0.15A
流過(guò)滑動(dòng)變阻器R的電流為:IR=I=0.15A
滑動(dòng)變阻兩端的電壓為:UR=IRR=0.15A×15Ω=2.25V.即此時(shí)電壓表的示數(shù)為2.25V.
答:(1)R0的作用是保護(hù)電路,防止電路發(fā)生短路.
(2)將1kg的物體放在托盤(pán)中時(shí),電壓表的示數(shù)為1.5V.
(3)該電子秤能測(cè)量的最大質(zhì)量是3kg,此質(zhì)量數(shù)應(yīng)標(biāo)在電壓表2.25伏的位置上.

點(diǎn)評(píng) 本題考查了歐姆定律的應(yīng)用,分析清楚電路結(jié)構(gòu),應(yīng)用歐姆定律即可正確解題.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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3.今年“五•一”期間,宋丹爸爸開(kāi)車(chē)帶著她從撫州市區(qū)出發(fā)沿銀福高速到廬山旅游,汽車(chē)(包括車(chē)上的人和物品)質(zhì)量為2×103kg,每個(gè)車(chē)輪與地面的接觸面積為0.02m2,當(dāng)汽車(chē)以90km/h的速度在平直路面上勻速行駛時(shí),汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)牽引力為1000N,熱機(jī)效率為30%,汽油的熱值為4.6×107J/kg(假設(shè)汽油完全燃燒),g=10N/kg
求:
(1)汽車(chē)靜止時(shí)對(duì)路面的壓強(qiáng). 
(2)汽車(chē)以90km/h的速度勻速行駛時(shí),牽引力的功率.
(3)若汽車(chē)按照這種方式行駛,這次旅行全程往返250km,牽引力做的功是多少?李兵應(yīng)該提醒爸爸至少要加汽油多少kg?

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20.在“測(cè)小燈泡的電功率”的實(shí)驗(yàn)中,小燈泡標(biāo)有“2.5V”字樣,
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