Question

为锻炼身体，小安利用所学物理知识设计了一个用电流表显示拉力大小的电子拉力计，图甲是原理图．弹簧右端和金属滑片P固定在一起，ab是一根长为5cm的均匀电阻丝，阻值R_ab=25Ω，定值电阻R₀=5Ω，电源两端电压U=3.0V恒定不变，电流表的量程为0﹣0.6A，当不拉拉环时，金属滑片P刚好处于a端．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，弹簧的电阻及P与R_ab间的摩擦均不计，且P与电阻丝之间始终接触良好．

（1）小安在电路中连入R₀的目的是什么？

（2）小安欲将电流表的表盘改为拉力计的表盘，当不拉拉环时，拉力计表盘上拉力的零刻度应标在电流表表盘的何处？

（3）通过计算说明，电流表表盘的0.6A处应标的拉力数值是多少？

Answer 1

 解：（1）电路中连入R₀的目的是对电流表起保护作用，防止当P移动到R_ab的最右端时电流表被烧坏；

（2）当拉环不受拉力时，滑片P处于a端，R0与Rab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，电路中的电流：

I===0.1A，

即拉力计表盘上拉力的零刻度应标在电流表表盘0.1A处；

（3）当电流表的示数为0.6A时，电路中的总电阻：

R===5Ω，

则此时电阻丝接入电路中的阻值：

R_ab′=R﹣R₀=5Ω﹣5Ω=0Ω，

则此时弹簧的伸长量△L=5cm，

由图乙可知，电流表表盘的0.6A处应标的拉力数值是250N．

答：（1）电路中连入R₀的目的是对电流表起保护作用，防止当P移动到R_ab的最右端时电流表被烧坏；

（2）当不拉拉环时，拉力计表盘上拉力的零刻度应标在电流表表盘的0.1A处；

（3）电流表表盘的0.6A处应标的拉力数值是250N．