Question

8．如图甲是一电子拉力计原理图．硬质弹簧右端和金属滑片P固定在一起（P与R₁间的摩擦不计）．电压表量程为0～3V，a、b是一根长为6cm的均匀电阻丝，阻值R₁=30Ω，电源电压U=6V．
（1）R₀在电路中的作用是保护电路．
（2）当拉环不受拉力时，滑片P处于a段，闭合开关后电压表的读数为0V．
（3）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，若R₀=45Ω，当作用在拉环上水平向右的拉力F为400N时，电压表的示数为1.6V．
（4）若增大R₀的阻值，当用同样的力拉拉环时，电压的示数将变小；若将电压表改装成显示拉力大小的测力计，则在增大R₀的阻值后，测力计测出的最大拉力的值将不变（选填“变大”、“变小”或“不变”）．

Answer 1

分析 （1）由图可知定值电阻R₀与可变电阻R₁组成串联电路，当滑片P在b端时R₁=0，如果没有定值电阻R₀将会造成电源短路；
（2）当拉环不受拉力时，电压表被短路，据此可知电压表的读数；
（3）电压表的内阻很大、在电路中相当于断路，据此可知滑片移动时不能改变接入电路中的电阻，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流；由图乙可知，当作用在拉环上水平向右的拉力F为400N时弹簧的伸长量，根据题意求出滑片左侧部分的电阻，再根据欧姆定律求出电压表的示数；
（4）增大R₀的阻值时电路中的总电阻变大，根据欧姆定律可知电路中电流的变化，当用同样的力拉拉环时，滑片左侧部分电阻不变，根据欧姆定律可知电压表示数的变化；R₁电阻丝的长度一定，拉力最大时弹簧的伸长量相同，所测的最大拉力相同，据此进行解答．

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）当拉环不受拉力时，电压表被短路，则电压表的读数为0V；
（3）因电压表的内阻很大、在电路中相当于断路，
所以，滑片移动时不能改变接入电路中的电阻，
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=$\frac{U}{{R}_{0}+{R}_{1}′}$=$\frac{6V}{45Ω+30Ω}$=0.08A，
由图乙可知，当作用在拉环上水平向右的拉力F=400N时，弹簧的伸长量△L=4cm，
则R₁接入电路中的电阻：
R₁′=$\frac{4cm}{6cm}$×30Ω=20Ω，
电压表的示数：
U₁=IR₁′=0.08A×20Ω=1.6V；
（4）增大R₀的阻值时电路中的总电阻变大，由I=$\frac{U}{R}$可知，电路中的电流变小，
当用同样的力拉拉环时，滑片左侧部分电阻不变，由U=IR可知，电压表示数变小；
R₁电阻丝的长度一定，拉力最大时弹簧的伸长量相同，测力计测出的最大拉力的值将不变．
故答案为：（1）保护电路；（2）0；（3）1.6；（4）变小；不变．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律以及电路三种状态的应用，根据电压表的正确使用判断出滑片的移动不能改变电路中的电流是关键．