在学校举行的物理创新大赛上,小明和小红所在的科技小组分别设计了一种测量托盘所受压力的压力测量仪,如图甲、乙所示.两装置中所用的器材与规格完全相同,压力表是由电压表

◎ 题目

小芳和小强所在的科技小组分别设计了一种测量托盘所受压力的压力测量仪.如图甲乙所示,两装置中所用的器材与规格完全相同,压力表是电压表改装而成,R1为10Ω的定值电阻,R2为滑动变阻器,其最大值值为20Ω,金属指针OP可在金属杆AB上滑动,且与它接触良好,金属指针和金属杆电阻忽略不计.M为弹簧,在弹性限度内它缩短的长度与与其所受的压力大小成正比,当托盘所受压力为零时,P恰好位于R2的最上端,当托盘所受的压力为60N时,P恰好位于R2的最下端,此时弹簧的形变仍在弹性限度内.

(1)甲装置中,当P位于R2的最下端时,电压表的示数为4V,则电源电压是多少?
(2)甲装置中,压力为30N时的刻度位置标在电压表盘多少伏的刻度线上?
(3)在甲、乙两种装置中,哪一个压力表的刻度是均匀的?

◎ 答案

解:(1)甲装置中,如图,当P位于R2的最下端时,R2全连入
∵R1和R2串联
∴U1:U2=R1:R2=10Ω:20Ω=1:2
∴U1=U2=×4V=2V
U=U1+U2=2V+4V=6V
(2)甲装置中,当压力30N,根据弹簧的缩短量与所受压力成正比可知:滑片P应位于R2的中点上,则R2连入的电阻:R2'=×20Ω=10Ω
此时电路中的电流:I'===0.3A
U2'=I'R2'=0.3A×10Ω=3V
(3)甲装置中,当改变托盘所受的压力时,R2接入电路中的电阻发生变化,电路中的电流I发生变化
∵U2=IR2
U2与R2不成正比
∴甲压力表的刻度不均匀
乙装置中,当改变托盘所受的压力时,R2接入电路中的电阻不发生变化,电路中的电流I不变
∵U2=IR2
∴U2与R2成正比
∴乙压力表的刻度是均匀的.

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“在学校举行的物理创新大赛上,小明和小红所在的科技小组分别设计了一种测量托盘所受压力的压力测量仪,如图甲、乙所示.两装置中所用的器材与规格完全相同,压力表是由电压表…”主要考查了你对  【欧姆定律及其应用】,【串联电路的电压规律】,【弹簧测力计及其原理】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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