Question

下图是小明自制电子秤的原理示意图．托盘、轻弹簧上端和金属滑片P固定一起（弹簧的电阻不计）．
（1）电路设计：要使电子秤能正常工作．下列电路连接正确的是______．
A、点“1”与点“2”连接
B、点“1”与点“3”连接
C、点“2”与点“3”连接
（2）故障排除：小明在正确完成电路连接后．闭合电键S，改变托盘中物体的质量，发现电压表有示数．但始终不变，发生故障的原因可能是______．
A、R断路   B、R₁短路   C、电压表短路  D、金属滑片P处断路
（3）刻度调试：①调零．在托盘中无物体时，使金属滑片P处于R₁最上端．此时电压表的示数为零．②标度．每次向托盘中增加100克的砝码，在电压表指针所指位置的刻度盘上标出相应的质量值．当将1千克的物体放在托盘中．金屑滑片P刚好指在距R_l上端1/3处（如图），请列式计算“1千克”应标在电压表多少伏的位置上？（电阻R=5欧，电阻R₁=15欧，电源电压U=3．O伏，电压表的量程为 O～3.0伏）
（4）小明在标示电子秤刻度时，发现刻度与电压表刻度不同，请说出不同之处______．

Answer 1

【答案】分析：该电子秤是利用滑动变阻器的变阻原理，通过电压表的示数变化反应所测质量大小，分析时注意滑动变阻器的连接和动态分析．
解答：解：（1）电路设计：要使电子秤能正常工作（质量大小变化时，引起连入电阻变化、电压表的示数变化），应将点“3”与点“2”连接．
（2）发现电压表有示数，但始终不变，说明原因有：电路某处开路或短路，即R短路或金属滑片P处断路时电压表测电源的电压示数不变，而R断路、R₁短路、电压表短路时电压表均无示数，所以发生故障的原因可能有：D．
（3）∵当将1kg的物体放在托盘中，金属滑片P刚好指在距R₁上端处，
∴连入电阻R=×15Ω=5Ω，
电路中的电流I===0.3A，
R₁两端的电压U₁=IR=0.3A×5Ω=1.5V．
（4）由上题可知，R₁两端的电压U₁==，即与U₁与R₁的关系不是成正比的，反映在刻度上是不均匀的，所以电子称刻度与电压表刻度（电压表的刻度是均匀的）不同的．
故答案为（1）C；（2）D；（3）“1千克”应标在电压表1.5伏的位置上；（4）电子秤刻度不均匀．
点评：本题是一道电学应用题，在设计图中找出滑动变阻器、会连接，并会利用其变阻原理分析是本题关键．