题目内容

某同学利用所学物理知识设计了一个电子拉力计,其原理如图所示:金属弹簧右端和滑动触头P固定在一起(弹簧的电阻不计,P与R1之间的摩擦不计).定值电阻R0=30Ω;电阻R1是用均匀电阻丝密绕在瓷管上做成的(类似于滑动变阻器),其长度为10cm,阻值R1=300Ω,电源电动势E=3V,内阻不计.理想电流表的量程为0~100mA.当拉环不受拉力时,触头P刚好不与电阻R1接触(即电路断开).弹簧的劲度系数为10000N/m.
(1)电路中连入R0的目的是______.
(2)设计中需要将电流表上的电流数值改为拉力的数值,那么在原电流表的40mA处应改为______N.分析可知拉力计的刻度是否均匀______.
(3)长时间使用后电源的电动势会下降,因此会造成测力计的读数偏______.
(4)为了使拉力计的量程增大应采用的措施是(只填写一条)______.
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(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R1的最右端时电流表被烧坏;
(2)当I=4mA=0.04A时
电路中的总电阻R=
E
I
=
3
0.04
=75Ω,
电阻丝接入电路的电阻R1′=R-R0=75Ω-30Ω=45Ω
因
L1
R1
=
x
R1′

即
10
300
=
x
45
,
解得x=1.5cm,
所以弹簧伸长的长度△x=L1-x=10cm-1.5cm=8.5cm=8.5×10-2m,
则弹簧弹力的大小为 F=k△x=10000×8.5×10-2=850N
由上得 F=k[L-
L1
R1
(
E
I
-R0)]
可知,F与I是非线性关系,电流表的刻度是均匀的,故拉力计的刻度是不均匀.
(3)长时间使用后电源的电动势会下降,相同电阻时,电路中电流减小,指针的偏转角度减小,会造成测力计的读数偏小.
(4)由F的表达式F=k[L-
L1
R1
(
E
I
-R0)]知,为了使拉力计的量程增大,可更换劲度系数更大的弹簧或增加电阻R1匝数(或长度).
故答案为:
(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R1的最右端时电流表被烧坏;
(2)850,否或不均匀;    
(3)小
(4)更换劲度系数更大的弹簧或增加电阻R1匝数(或长度).
练习册系列答案
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(17分)(1)①用多用电表探测图甲所示黑箱发现:用直流电压挡测量,E、G两点间和F、G两点间均有电压,E、F两点间无电压;用欧姆测量,黑表笔(与电表内部电源的正极相连)接E点,红表笔(表电表内部电源的负极相连)接F点,阻值很小,但反接阻值很大。那么,该黑箱内元件的接法可能是图乙中     。[来源:Z,xx,k.Com]

②在物理兴趣小组活动中,一同学利用下列器材设计并完成了“探究导体阻值与长度的关系”的实验。

          电压表                量程3V   内阻约为900

          电压表                量程10V 内阻约为3K

          电压表量程60mA  内阻约为5[来源:学科

电源E1   电动势1.5V  内阻约为0.2

          电源E2     电动势4.5V     内阻约为0.4

          滑动变阻器(最大阻值为10)。粗细均匀的同种电阻丝,开关、导线和刻度尺

其主要实验步骤如下:

          A.选取图中器材,按示意图连接电路

          B.用伏安法测定电阻丝的阻值R

          C.用刻度尺没出电阻丝的长度L

          D.依次减小电阻丝的长度,保持电路其他部分不变,重复步骤B、C[来源:学.科.网Z.X.X.K][来源:学#科#网Z#X#X#K]

          E.处理数据,根据下列测量结果,找出电阻丝值与长度的关系

L(m)

0.9956

0.8049

0.5981

0.4021

0.1958

R()

104.8

85.3

65.2

46.6

27.1

为使实验尽可能准确,请你对上述步骤中画线处加以改进。

(I)                                

(II)                                

(2)有4条用打点计时器(所用交流电频率为50Hz)打出的纸带A、B、C、D,其中一条是做“验证机械能守恒定律”实验时打出的。为找出该纸带,某同学在每条纸带上取了点迹清晰的、连续的4个点,用刻度尺测出相邻两个点间距离依次为S1、S2、S3。请你根据下列S1、S2、S3的测量结果确定该纸带为          。(已知当地的重力加速度为9.791m/s2)

          A.61.0mm  65.8mm  70.7mm     B. 41.2mm  45.1mm  53.0mm

          C.4936mm  53.5mm  57.3mm    D. 60.5mm  61.0mm   60.6mm

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