Question

3．小鹏同学利用学过的物理知识设计了一个拉力计，图甲是其原理图，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R₀=5Ω，ab是一根长5cm的均匀电阻丝，其阻值为R₁=25Ω，电源电压U=6V．闭合开关后，当拉环不受力时，滑片处于a端，电流表的读数是0.2A；当电流表指针指在0.3A处时，作用在拉环上水平向右的拉力是200N．

Answer 1

分析 （1）当拉环不受力时，滑片处于a端，R₁的最大阻值和R₀串联，电流表测电路中的电流，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流；
（2）根据欧姆定律求出当电流表指针指在0.3A处时电路中的总电阻，利用电阻的串联求出R₁接入电路中的电阻，进一步滑片P左端部分的电阻，然后求出弹簧的伸长量，根据图象得出作用在拉环上水平向右的拉力．

解答 解：（1）当拉环不受力时，滑片处于a端，R₁的最大阻值和R₀串联，电流表测电路中的电流，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电路中电流表的示数：
I=$\frac{U}{{R}_{0}+{R}_{1}}$=$\frac{6V}{5Ω+25Ω}$=0.2A；
（2）当电流表指针指在0.3A处时，电路中的总电阻：
R=$\frac{U}{I′}$=$\frac{6V}{0.3A}$=20Ω，
则R₁接入电路中的电阻：
R₁′=R-R₀=20Ω-5Ω=15Ω，
滑片P左端部分的电阻：
R_P=R₁-R₁′=25Ω-15Ω=10Ω，
则弹簧的伸长量：
△L=$\frac{10Ω}{25Ω}$×5cm=2cm，
由图象可知，作用在拉环上水平向右的拉力为200N．
故答案为：0.2；200．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用，分清弹簧的伸长量和R₁阻值的对应关系是解题的关键．