高二物理《习题课》(课件)(3)

受压器 输入 ＋
－ R S 力电转换器
输出 ＋
－ V
③将待测物体放在转换器上，记下输 出电压U1，由U0=km0g得k=U0/m0g，测得 U1=kmg，所以m=m0U1/U0。 (3)可能出现的问题 ①因电源 电压不够而输出 电压调不到零。
受压器 输入 ＋
－ R S 力电转换器
输出 ＋
－ V
②待测物体 质量超出转换器 量程。
受压器
输入 ＋ － 力电转换器 输出 ＋ － V S
R
解析:(1)设计的电路图如图所示，输 入电压采用分压接法目的是让电压可调范 围尽可能大。 (2)测量步骤：
①调节滑 动变阻器，使 转换器的输出 电压为零。
受压器
输入 ＋ － 力电转换器 输出 ＋ － V S
R
解析:(1)设计的电路图如图所示，输 入电压采用分压接法目的是让电压可调范 围尽可能大。 (2)测量步骤：
2
mg+F2-F=ma2 a2=0 静止或匀速运动
解： 原来
m F=10N
（ 1）
F
（ 2）
F
a3
10
U
(2)若电位器(可变 1 0 1 电阻)总长度为L，其 0 0 电阻均匀，两端接在 P U 稳压电源U0上，当导 弹以加速度a沿水平 U0 方向运动时，与滑块 连接的滑动片P产生位移，此时可输出一 个电信号 U ，作为导弹惯性制导系统的 信息源，为控制导弹运动状态输入信息， 试写出U与a的函数关系式。
习题课
例1:(2003 上海考题)演 示位移传感器 的工作原理如 右图示，物体 M在导轨上平 移时，带动滑动变阻器的金属滑杆 p，通 过电压表显示的数据，来反映物体位移 的大小x。假设电压表是理想的，则下列 说法正确的是( )
A.物体M运动时，电源内的电流会 发生变化 B.物体M运动时，电压表的示数会 发生变化 C.物体M 不动时，电路 中没有电流 D.物体M 不动时，电压 表没有示数
A.物体M运动时，电源内的电流会 发生变化 B.物体M运动时，电压表的示数会 发生变化 C.物体M 不动时，电路 中没有电流 D.物体M 不动时，电压 表没有示数
例2:(1)惯性 0 10 制导系统已广泛 10 应用于导弹工程 P 中，这个系统的 U 重要元件是加速 度计。加速度计 的构造和原理的 示意图如图示，沿导弹长度方向安装的固 定光滑杆上套一个质量为m的滑块，滑块 的两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连， 两弹簧的另一端与固定壁相连。滑块原来 静止，弹簧处于自然长度。滑块上有
m=0.5kg
上顶板示数是下 底板示数的1/2
弹簧长度不变 F=10N F2=5N mg+F2-F=ma2 a2=0 静止或匀速运动
解： 原来
m F=10N
（ 1）
F
（ 2）
mg F1 =6N
a
mg F2
a2
向上做匀减 速运动a向下 a=2m/s2 mg+F1-F=ma
m=0.5kg
上顶板示数是下 上顶板示数为零 底板示数的1/2 ，则弹簧变短，
(1)若上顶板传感器 m 的示数是下底板传感器 的示数的一半，试判断 箱的运动情况。 (2)要使上顶板传感 器的示数为零,箱沿竖直 方向运动的情况可能是怎样的？
解： 原来
m
（ 1）
（ 2）
解： 原来
m F=10N
（ 1）
（ 2）
mg F1 =6N
a
向上做匀减 速运动a向下 a=2m/s2
解： 原来
P S
C
解：设弹簧伸长x , 则 kx =mω2(l+x)
∴x= mω2 l／(k-mω2 ) 设滑动变阻器单 位长度的电阻为r1 U=IRx=Exr1 / l r1= Ex/ l
O ω A
O′
输出电压U B
P S
C
∴ U= Em ω2 ／(k-m ω2)
例6.将金属块m用压 m 缩的轻弹簧卡在一个矩 形的箱中，如图所示， 在箱的上顶板和下底 板装有压力传感器，箱 可以沿竖直轨道运动。 当箱以a=2.0 m/s2的加 速度竖直向上做匀减速运动时，上顶板 的传感器显示的压力为6.0N，下底板的 传 感 器 显 示 的 压 力 为 10.0N 。 ( 取 g=10 m/s2)
解：设弹簧伸长x , 则
O ω A
O′
输出电压U B
P S
C
解：设弹簧伸长x , 则 kx =mω2(l+x)
O ω A
O′
输出电压U B
P S
C
解：设弹簧伸长x , 则 kx =mω2(l+x)
∴x= mω2 l／(k-mω2 )
ω A
O′
输出电压U B
P S
C
解：设弹簧伸长x , 则 kx =mω2(l+x)
10 0 1 0
P
U
解：a=2kS/m
∴S=ma/2k U=U0Rx /R =U0 S/L
=maU0/2kL =mU0a /2kL∞a
U0
10 0 1 0
P
U
例3：某学生为了测量一个物体的质 量，找到一个力电转换器，该转换器的输 出电压正比于受压面受到的压力（比例系 数为k）如图所示，测量时先调节输入端 的电压，使转换器空载时的输出电压为0； 而后在其受 受压面 压面上放上物 体，即可测得 输入 输出 ＋ 力电转换器 ＋ 与物体的质量 成正比的输出 － － 电压U。
解： 原来
m F=10N
（ 1）
F
（ 2）
mg F1 =6N
a
mg F2
a2
向上做匀减 速运动a向下 a=2m/s2 mg+F1-F=ma
m=0.5kg
上顶板示数是下 底板示数的1/2
弹簧长度不变 F=10N F2=5N mg+F2-F=ma2
解： 原来
m F=10N
（ 1）
F
（ 2）
mg F1 =6N
①风力大小F与θ的关系式；
②风力大小F与电流表示数I' 的关系式。 ③此装置所测定的最大风力是多少？
R0 A θ D C/ P C O
电 源
A 例5:可测量飞 O ω 机、航天器、潜艇 的转动角速度,其结 O′ 构如图所示。当系 P 输出电压U 统绕轴OO′转动时， B C 元件A发生位移并输 S 出相应的电压信号， 成为飞机、卫星等的制导系统的信息源。已知 A的质量为m，弹簧的劲度系数为k、自然长度 为l，电源的电动势为E、内阻不计。滑动变阻 器总长也为l ，电阻分布均匀，系统静止时P 在B点，当系统以角速度ω转动时，试写出输 出电压U与ω的函数式。
①调节滑 动变阻器，使 转换器的输出 电压为零。
受压器
输入 ＋ － 力电转换器 输出 ＋ － V
②将质量 S 为m0的砝码放 在转换器上，记下输出电压U0。
R
③将待测物体放在转换器上，记下输 出电压U1，由U0=km0g得k=U0/m0g，测得 U1=kmg，所以m=m0U1/U0。
受压器 输入 ＋
例题4：（风力 R0 O A 测定仪）如图所示 为一种测定风作用 电 θ 源 力的仪器原理图， / C 图中P为金属球， C D 悬挂在一细长裸金 P 属丝下面，O是悬 挂点，R0是保护电阻，CD是水平放置的 光滑电阻丝，与悬挂小球的细金属丝始终 保持良好接触，无风时细金属丝与电阻丝 在C点接触，此时电路中的电流为I，有
∴x= mω2 l／(k-mω2 ) 设滑动变阻器单 位长度的电阻为r1
O ω A
O′
输出电压U B
P S
C
解：设弹簧伸长x , 则 kx =mω2(l+x)
∴x= mω2 l／(k-mω2 ) 设滑动变阻器单 位长度的电阻为r1 U=IRx=Exr1 / l r1= Ex/ l
O ω A
O′
输出电压U B
a
向上做匀减 速运动a向下 a=2m/s2 mg+F1-F=ma
m=0.5kg
上顶板示数是下 底板示数的1/2
解： 原来
m F=10N
（ 1）
F
（ 2）
mg F1 =6N
a
mg F2
a2
向上做匀减 速运动a向下 a=2m/s2 mg+F1-F=ma
m=0.5kg
上顶板示数是下 底板示数的1/2
弹簧长度不变 F=10N F2=5N
输入 ＋ 力电转换器 － 输出 ＋ －
受压器
输入 ＋ － 力电转换器 输出 ＋ － V S
R
解析:(1)设计的电路图如图所示，输 入电压采用分压接法目的是让电压可调范 围尽可能大。
受压器
输入 ＋ － 力电转换器 输出 ＋ － V S
R
解析:(1)设计的电路图如图所示，输 入电压采用分压接法目的是让电压可调范 围尽可能大。 (2)测量步骤：
解： 原来
m F=10N
（ 1）
F
（ 2）
F
a3
mg F1 =6N
a
mg F2
a2
mg
向上做匀减 速运动a向下 a=2m/s2 mg+F1-F=ma
m=0.5kg
上顶板示数是下 上顶板示数为零 底板示数的1/2 ，则弹簧变短， F≥10N F3=0 弹簧长度不变 F – mg = ma3 F=10N F =5N
现有下列器材：力电转换器、质 量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、 干电池一个、电键及导线若干、待测 物体（可置于力电转换器的受压面 上）。请完成对该物体的测量m。
受压面 输入 ＋ 力电转换器 － 输出 ＋ －
(1)设计一个电路，要求力转换器的输 入电压可调，并且使电压的调节范围尽可 能大，在方框中画出完整的测量电路图。 (2)简要说明测量步骤，求出比例系数 k，并测出待测物体的质量m。 (2)请设想实验中可能会出现的一个问 题。 受压面
－ R S 力电转换器
输出 ＋
－ V
③将待测物体放在转换器上，记下输 出电压U1，由U0=km0g得k=U0/m0g，测得 U1=kmg，所以m=m0U1/U0。 (3)可能出现的问题
受压器 输入 ＋
－ R S 力电转换器
输出 ＋
－ V
③将待测物体放在转换器上，记下输 出电压U1，由U0=km0g得k=U0/m0g，测得 U1=kmg，所以m=m0U1/U0。 (3)可能出现的问题 ①因电源 电压不够而输出 电压调不到零。
弹簧长度不变 F=10N F2=5N mg+F2-F=ma2 a2=0 静止或匀速运动
解： 原来
m F=10N
（ 1）
F
（ 2）
F
a3
mg F1 =6N
a
mg F2
a2
mg
向上做匀减 速运动a向下 a=2m/s2 mg+F1-F=ma
m=0.5kg
上顶板示数是下 上顶板示数为零 底板示数的1/2 ，则弹簧变短， F≥10N F3=0 弹簧长度不变 F=10N F2=5N mg+F2-F=ma2 a2=0 静止或匀速运动
解：a=2kS/m
10 0 1 0
P
U U0
解：a=2kS/m
∴S=ma/2k
10 0 1 0
P
U U0
解：a=2kS/m
∴S=ma/2k U=U0Rx /R =U0 S/L
10 0 1 0
P
U U0
解：a=2kS/m
∴S=ma/2k U=U0Rx /R =U0 S/L
=maU0/2kL
U0
a
mg F2
a2
向上做匀减 速运动a向下 a=2m/s2 mg+F1-F=ma
m=0.5kg
上顶板示数是下 底板示数的1/2
弹簧长度不变 F=10N F2=5N mg+F2-F=ma2 a2=0
解： 原来
m F=10N
（ 1）
F
（ 2）
mg F1 =6N
a
mg F2
a2
向上做匀减 速运动a向下 a=2m/s2 mg+F1-F=ma
U
指针，可通过标尺测出滑块的位移，然后 通过控制系统进行制导。设某段时间内导弹 沿水平方向运动，指针向左偏离O点的距离 为S，则这段时间内导弹的加速度( D )
A.方向向 10 0 左，大小为kS/m B.方向向右， P 大小为kS/m C.方向向左， 大小为2kS/m D.方向向右，大小为2kS/m
m F=10N
（ 1）
（ 2）
mg F1 =6N
a
向上做匀减 速运动a向下 a=2m/s2 mg+F1-F=ma
解： 原来
m F=10N
（ 1）
（ 2）
mg F1 =6N
a
向上做匀减 速运动a向下 a=2m/s2 mg+F1-F=ma
m=0.5kg
解： 原来
m F=10N
（ 1）
（ 2）
mg F1 =6N
指针，可通过标尺测出滑块的位移，然后 通过控制系统进行制导。设某段时间内导弹 沿水平方向运动，指针向左偏离O点的距离 为S，则这段时间内导弹的加速度( )
A.方向向 10 0 左，大小为kS/m B.方向向右， P 大小为kS/m C.方向向左， 大小为2kS/m D.方向向右，大小为2kS/m
10
R0 风时细金属丝将偏 O A 转一角度θ（θ与 电 风力大小有关）， θ 源 细金属丝与电阻丝 / C 在C'点接触，已知 C D 风力方向水平向左， P OC=h，CD=L，球 的质量为M，电阻丝单位长度的电阻为 k，电源内电阻和细金属丝电阻均不计， 金属丝偏转θ角时，电流表的示数为I'， 此时风力大小为F，试写出：