Question

下圖是小明自制電子秤的原理示意圖．托盤、輕彈簧上端和金屬滑片P固定一起（彈簧的電阻不計）．
（1）電路設計：要使電子秤能正常工作．下列電路連接正確的是______．
A、點“1”與點“2”連接
B、點“1”與點“3”連接
C、點“2”與點“3”連接
（2）故障排除：小明在正確完成電路連接后．閉合電鍵S，改變托盤中物體的質量，發現電壓表有示數．但始終不變，發生故障的原因可能是______．
A、R斷路   B、R₁短路   C、電壓表短路  D、金屬滑片P處斷路
（3）刻度調試：①調零．在托盤中無物體時，使金屬滑片P處于R₁最上端．此時電壓表的示數為零．②標度．每次向托盤中增加100克的砝碼，在電壓表指針所指位置的刻度盤上標出相應的質量值．當將1千克的物體放在托盤中．金屑滑片P剛好指在距R_l上端1/3處（如圖），請列式計算“1千克”應標在電壓表多少伏的位置上？（電阻R=5歐，電阻R₁=15歐，電源電壓U=3．O伏，電壓表的量程為 O～3.0伏）
（4）小明在標示電子秤刻度時，發現刻度與電壓表刻度不同，請說出不同之處______．

Answer 1

【答案】分析：該電子秤是利用滑動變阻器的變阻原理，通過電壓表的示數變化反應所測質量大小，分析時注意滑動變阻器的連接和動態分析．
解答：解：（1）電路設計：要使電子秤能正常工作（質量大小變化時，引起連入電阻變化、電壓表的示數變化），應將點“3”與點“2”連接．
（2）發現電壓表有示數，但始終不變，說明原因有：電路某處開路或短路，即R短路或金屬滑片P處斷路時電壓表測電源的電壓示數不變，而R斷路、R₁短路、電壓表短路時電壓表均無示數，所以發生故障的原因可能有：D．
（3）∵當將1kg的物體放在托盤中，金屬滑片P剛好指在距R₁上端處，
∴連入電阻R=×15Ω=5Ω，
電路中的電流I===0.3A，
R₁兩端的電壓U₁=IR=0.3A×5Ω=1.5V．
（4）由上題可知，R₁兩端的電壓U₁==，即與U₁與R₁的關系不是成正比的，反映在刻度上是不均勻的，所以電子稱刻度與電壓表刻度（電壓表的刻度是均勻的）不同的．
故答案為（1）C；（2）D；（3）“1千克”應標在電壓表1.5伏的位置上；（4）電子秤刻度不均勻．
點評：本題是一道電學應用題，在設計圖中找出滑動變阻器、會連接，并會利用其變阻原理分析是本題關鍵．