Question

为锻炼身体，小华利用所学物理知识设计了一个电子拉力计，图30甲是原理图．硬质弹簧右端和金属滑片P固定在一起（弹簧的电阻不计，P与R₁间的摩擦不计）．定值电阻R=5Ω，a、b是一根长为5cm的均匀电阻丝，阻值R₁=25Ω，电源电压U=3V，电流表的量程为O～0.6A．则
（1）当拉环不受拉力时，滑片P处于a端，求闭合开关后电流表的示数；
（2）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．闭合开关后，若电流表指针指在0.3A处，求作用在拉环上水平向右的拉力大小．

Answer 1

【答案】分析：分析滑片P在a端（电阻全连入为25Ω ）时的电路组成，利用欧姆定律求解，若知道电流表的示数，根据欧姆定律可求R₁连入的阻值再根据图乙找出拉力大小．
解答：解：（1）拉环不受外力时，P在a端：
（2）当I′=0.3A时，
R₁′=R_总′-R=10Ω-5Ω=5Ω，
当R₁连入电路的电阻是5Ω时，R₁连入电路中的长度为1cm，滑片向右移动的距离△L=5cm-1cm=4cm，
由图乙知，作用在拉环上的力F=400N．
答：（1）当拉环不受拉力时电流表的示数为0.1A；
（2）作用在拉环上水平向右的拉力大小为400N．
点评：理解由于滑片的移动，当连入电阻最小时，电流表的示数最大；当连入电阻最大时，电流表的示数最小，会在不同状态下利用欧姆定律是关键