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，图甲是原理图．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是一根长为5cm的均匀电阻丝，阻值R_ab=25Ω，电源电压U=3．OV，电流表的量程为 O～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．
（1）小明在电路中连入R_O的目的是

 

．
（2）小明将电流表的表盘改为拉力计的表盘，当不拉拉环时，拉力计表盘上的零刻度应标在电流表表盘的

 

A处．
（3）通过计算说明，电流表表盘的0.6A处应标

 

牛．

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）当不拉拉环时，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0.6A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，判断滑片的位置，从而知道弹簧伸长的长度△L，再根据图乙判断拉力的大小．

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）当不拉拉环时，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0.6A处时，电路中的总电阻：
R=

U

I′

=

3V

0.6A

=5Ω，
此时R₁接入电路中阻值：
R₁=R-R₀=5Ω-5Ω=0．
即滑片处于b端，此时弹簧伸长的长度△L为5cm，从图乙中可知拉力为250N．
故答案为：（1）防止电流过大而烧坏电流表；（2）0.1；（3）250．

点评：本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用，能否通过图甲准确判断定值电阻R₀与可变电阻R_ab的电路关系，了解滑片在不同位置时电路所处的状态，并转化成拉力所对应的示数是本题的解题关键．