Question

为锻炼身体，小明利用所学物理知识设计了一个电子拉力计，图是它的原理图．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，a、b是一根均匀电阻丝，阻值R₁=25Ω，电源电压U=3V，电流表的量程为 0～0.6A．
（1）小明在电路中连入R₀的目的是什么？
（2）当拉环不受拉力时，滑片P处于a端，闭合开关后电流表的读数是多少？
（3）当电流表指针指在0.3A处，这时R₁接入电路中阻值为多大？

Answer 1

分析：（1）由图可知定值电阻R₀与可变电阻R_ab组成串联电路，当滑片P在b端时R_ab=0，如果没有定值电阻R₀将会造成电源短路；
（2）当滑片P在a端时，R₀与R_ab串联，根据电阻的串联和欧姆定律求此时电路中的电流；
（3）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，根据电阻的串联求出这时R₁接入电路中阻值．

解答：解：（1）小明在电路中连入R₀的目的是保护电路，防止电流过大而烧坏电流表；
（2）当滑片P在a端时，R₀与R_ab串联，
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
∴根据欧姆定律可得，此时电流表的读数：
I=

U

R0+Rab

=

3V

5Ω+25Ω

=0.1A；
（3）当电流表指针指在0.3A处时，电路中的总电阻：
R=

U

I′

=

3V

0.3A

=10Ω，
此时R₁接入电路中阻值：
R₁=R-R₀=10Ω-5Ω=5Ω．
答：（1）小明在电路中连入R₀的目的是保护电路；
（2）当拉环不受拉力时，滑片P处于a端，闭合开关后电流表的读数是0.1A；
（3）当电流表指针指在0.3A处，这时R₁接入电路中阻值为5Ω．

点评：本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用，是一道较为简单的计算题．