Question

3．如图所示是小明设计的拉力计的原理图，他把电压表的表盘改成拉力计表盘，希望能体现出当拉力增大时，电压表的示数均匀增大．电源电压恒定，下列设计能满足他的要求的是（　　）

• A．
• B．
• C．
• D．

Answer 1

分析 分析电路结构，根据电压表测量的对象以及电路的特点分析仪表示数的变化，然后得出符合题意的答案．

解答 解：A．由电路图可知，R₀与R串联，电压表测R₀两端的电压，由串联电路中总电阻等于各分电阻之和可知总电阻为R+R₀，电路中的电流I=$\frac{U}{{R}_{0}+R}$，电压表的示数U₀=IR₀=$\frac{U{R}_{0}}{{R}_{0}+R}$，当拉力增大时，R值减小，电压表的示数增大，但不是均匀增大，故A不符合题意；
B．由电路图可知，R₀与R串联，电压表测R两端的电压，由串联电路中总电阻等于各分电阻之和可知总电阻为R+R₀，电路中的电流I=$\frac{U}{{R}_{0}+R}$，电压表的示数U₀=IR₀=$\frac{UR}{{R}_{0}+R}$=$\frac{U}{\frac{{R}_{0}}{R}+1}$，当拉力增大时，R值减小，电压表的示数减小，故B不符合题意；
C．由电路图可知，R0与R串联，电压表测滑片P下端部分电阻丝两端的电压，由电压表的内阻很大、在电路中相当于断开可知滑片的移动不能改变接入电路中的电阻，由I=$\frac{U}{R}$可知，电路中的电流不变，当拉力增大时，弹簧的伸长量和拉力成正比，则电压表所测部分电阻的阻值均匀增大，电压表的示数均匀增大，故C符合题意；
D．由电路图可知，R₀与R串联，电压表测R两端的电压，由串联电路中总电阻等于各分电阻之和可知总电阻为R+R₀，电路中的电流I=$\frac{U}{{R}_{0}+R}$，电压表的示数U₀=IR₀=$\frac{UR}{{R}_{0}+R}$=$\frac{U}{\frac{{R}_{0}}{R}+1}$，当拉力增大时，R值减小，电压表的示数减小，故D不符合题意．
故选C．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用，关键是分析电路的结构和电压表所测的电路元件．