题目内容
9.为了锻炼身体,小明利用所学物理知识设计了一个电子拉力计,如图所示是原理图.轻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),弹簧劲度系数为100N/cm.定值电阻R0=10Ω,ab是一根长为10cm的均匀电阻丝,阻值R1=25Ω,电源输出电压恒为U=6V,理想电流表的量程为0~0.6A.当拉环不受力时,滑片P处于a端.下列关于这个电路的说法正确的是(不计电源内阻)( )A. | 小明在电路中连入R0的目的是保护电路 | |
B. | 当拉环不受力时,闭合开关后电流表的读数为0.1A | |
C. | 当电流表指针指在0.3A处时,拉力为600N | |
D. | 当拉力为200N时,电流表指针指在0.2A处 |
分析 由图所示可知,向左拉弹簧时,拉力增大,滑动变阻器的连入电路的阻值变大,根据欧姆定律和串联电路的特点逐个判断各电路中电表示数的变化,然后分析找出符合题意的设计电路图即可.
解答 解:A、开关闭合后,外电路的电阻值不能是0,所以小明在电路中连入R0的目的是保护电路.故A正确;
B、由图可知,R0与R1连入电路部分的电阻是串联,当拉环不受拉力时当滑片在R1的a端时,电路中的电流I1=$\frac{U}{{R}_{0}+{R}_{1}}=\frac{6}{10+25}≈0.17$A,故B错误;
C、当电流为0.3A时,电路中的电阻R=$\frac{U}{I}=\frac{6}{0.3}Ω=20$Ω,
R1连入电路中的电阻值Rbp=R-R0=20Ω-10Ω=10Ω,
所以R1连入电路中的长度为x=$\frac{10}{25}×10=4$cm,滑片向右移动的距离:△L=10cm-4cm=6cm,
由图乙知,作用在拉环上的力F=k△L=100N/cm×6cm=600N.故C正确;
D、当拉力为200N时,滑片向右移动的距离:△L′=$\frac{F′}{k}=\frac{200N/cm}{100N}=2$cm,
连入电路中的长度:x′=10cm-2cm=8cm
接入电路中的电阻值:$R′=\frac{8}{10}×25=20$Ω
所以电路中的电流值:$I′=\frac{E}{{R}_{0}+R′}=\frac{6}{10+20}=0.2$A.故D正确.
故选:ACD
点评 本题考查运用欧姆定律结合滑动变阻器的使用,能否通过图甲准确判断定值电阻R0与可变电阻R1的电路关系,了解滑片在不同位置时电路所处的状态,并转化成拉力所对应的示数是本题的解题关键.
练习册系列答案
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