Question

【题目】为设计电子拉力计，小健将量程0-0.6A的电流表改装为拉力计的表盘，如图甲是其原理图，弹簧右端和滑动变阻器R的金属片P固定在一起（弹簧的电阻不计，P与R间的摩擦力不计）．定值电阻R0=5Ω，AB是一根长为5cm的均匀电阻丝，阻值RAB=25Ω，电源电压U=3V，电流表的量程为0～0.6A，当不拉拉环时，金属滑片P刚好处于B端．已知该弹簧伸长的长度△L与所受拉力F间的关系如图乙所示．

（1）拉力计表盘上的零刻度线应标在电流表盘多少刻度处？

（2）开关s闭合后，当电流表指针指在0.3A处，作用在拉环上水平向左的拉力为多少？

（3）表盘的0.6A处应标多少牛？该拉力计的最大测量值是多少牛？

Answer 1

【答案】（1）0.1A（2）400N（3）500N（4）500N

【解析】

小明在电路中连入R0的目的是防止电流过大而烧坏电流表，起到保护电路的作用；拉力刻度值跨距左密右疏．；AB是一根长为5cm的均匀电阻丝，阻值RAB=25Ω，所以1cm对应电阻值是5Ω，即5Ω/cm，且接入电路阻值是滑片P到A之间的电阻，其电阻丝变化长度与拉伸弹簧的长度△L相同。

（1）如图所示，当不拉拉环时Rab=25 Ω，定值电阻R0=5 Ω，定值电阻R0与可变电阻Rab组成串联电路，电源电压U=3V，所以当不拉拉环时电流表的示数为：

所以拉力计表盘上的零刻度应标在电流表表盘的0.1A处．
（2）电流表表盘示数为0.3，电路中的电阻为；电路中电阻Rab=R-R0=5Ω，所以AB电阻丝经拉动拉环后变化量是20Ω，而1cm对应电阻值是5Ω，即5Ω/cm，所以可知弹簧伸长了4cm，从图像乙可知此时对应的拉力是400N；

（3）表盘的0.6A时，，故此时P处于A处，电路中只接入R0，此时对应拉动弹簧移动距离为AB长度5cm，观察图像可知此时对应的拉力是500N；由于此时滑片P乙置于AB电阻丝的最左端A点，此时对应电流表最大值也是其最大量程，故该拉力计的最大测量值是500N。