解题思路:(1)先利用G=mg求出物体的重力;再用作用力和反作用力的关系,求出物体对托盘的压力;最后用弹簧的弹力与伸长量成正比,求出滑动触头向下移动多大的距离即可.
(2)联系所学:电压表必须并联到被测物体上和题意滑动触头指在最上端时,电压表的示数为零的要求,即可画出电压表的位置.
(3)先求此时滑动变阻器的电阻值,再由欧姆定律求出串联的电流,最后求滑片P上方电阻丝两端的电压,即可得到表达式.
(1)物体所受的重力为G=mg,
由作用力和反作用力的关系可知,物体对托盘的压力F=G=mg,
由对托盘每施加1N的压力,弹簧的长度就会缩短a,可知弹簧的弹力与伸长量成正比.
所以滑动触头向下移动的距离△L=mga
(2)电压表在使用时必须并联到被测物体上,且滑动触头指在最上端时,电压表的示数为零;所以符合要求的电压表位置如图:
(3)测物体质量为m时,滑动变阻器滑片P上方电阻丝的电阻值为:
R′=[△L/L]R=[mga/L]R,
由图可知:电阻R0和滑动变阻器串联,
由欧姆定律得,电路中的电路:
I=[U
R总=
U
R+R0,
滑片P上方电阻丝两端的电压,即电压表的示数为:
U′=IR′=
U
R+R0×
mga/L]R=
mgaUR
LR+LR0.
答:(1)质量为m的物体,可使滑动触头向下移动的距离为mga;
(2)电压表的位置如图;
(3)电压表的示数U表与待测物体质量m之间的关系式为U′=
mgaUR
LR+LR0.
点评:
本题考点: 欧姆定律的应用;力作用的相互性;滑动变阻器的使用.
考点点评: 本题考查了:(1)弹簧的弹力与伸长量成正比理解和应用,以及重力和压力的关系;
(2)电压表的正确使用必须并联到被测物体上;
(3)欧姆定律的应用.