Question

如图所示为一种加速度传感器的示意图。质量为m的滑块2可以在光滑的框架1中平移，滑块两侧用弹簧3拉着，两弹簧劲度系数都为k；R为滑动变阻器，电阻总长度为L，4是滑动片，它与电阻器任一端的电阻值都与它到这端的距离成正比。电池电动势为E，内阻不计。按图连接电路后，电压表指针的零点调在中央，当P端的电势高于Q端时，指针向零点右侧偏转。试求：

（1）当物体具有图示方向的加速度a时，电压表的指针向哪个方向偏转？

（2）系统加速度a大小与电压表示数U的函数关系式。

Answer 1

（1）向左侧偏转                                            （3分）

（2）设振子偏离中间位置x距离时，电压表的示数为U，由牛顿第二定律得

                                                 （2分）

设电阻器单位长度的电阻为r，则电路中的电流为                （2分）

电压表的示数为                                             （3分）

    

由以上各式解得                                           （2分）