Question

【題目】為設(shè)計電子拉力計，小健將量程0-0.6A的電流表改裝為拉力計的表盤，如圖甲是其原理圖，彈簧右端和滑動變阻器R的金屬片P固定在一起（彈簧的電阻不計，P與R間的摩擦力不計）．定值電阻R0=5Ω，AB是一根長為5cm的均勻電阻絲，阻值RAB=25Ω，電源電壓U=3V，電流表的量程為0～0.6A，當(dāng)不拉拉環(huán)時，金屬滑片P剛好處于B端．已知該彈簧伸長的長度△L與所受拉力F間的關(guān)系如圖乙所示．

（1）拉力計表盤上的零刻度線應(yīng)標(biāo)在電流表盤多少刻度處？

（2）開關(guān)s閉合后，當(dāng)電流表指針指在0.3A處，作用在拉環(huán)上水平向左的拉力為多少？

（3）表盤的0.6A處應(yīng)標(biāo)多少牛？該拉力計的最大測量值是多少牛？

Answer 1

【答案】（1）0.1A（2）400N（3）500N（4）500N

【解析】

小明在電路中連入R0的目的是防止電流過大而燒壞電流表，起到保護(hù)電路的作用；拉力刻度值跨距左密右疏．；AB是一根長為5cm的均勻電阻絲，阻值RAB=25Ω，所以1cm對應(yīng)電阻值是5Ω，即5Ω/cm，且接入電路阻值是滑片P到A之間的電阻，其電阻絲變化長度與拉伸彈簧的長度△L相同。

（1）如圖所示，當(dāng)不拉拉環(huán)時Rab=25 Ω，定值電阻R0=5 Ω，定值電阻R0與可變電阻Rab組成串聯(lián)電路，電源電壓U=3V，所以當(dāng)不拉拉環(huán)時電流表的示數(shù)為：

所以拉力計表盤上的零刻度應(yīng)標(biāo)在電流表表盤的0.1A處．
（2）電流表表盤示數(shù)為0.3，電路中的電阻為；電路中電阻Rab=R-R0=5Ω，所以AB電阻絲經(jīng)拉動拉環(huán)后變化量是20Ω，而1cm對應(yīng)電阻值是5Ω，即5Ω/cm，所以可知彈簧伸長了4cm，從圖像乙可知此時對應(yīng)的拉力是400N；

（3）表盤的0.6A時，，故此時P處于A處，電路中只接入R0，此時對應(yīng)拉動彈簧移動距離為AB長度5cm，觀察圖像可知此時對應(yīng)的拉力是500N；由于此時滑片P乙置于AB電阻絲的最左端A點，此時對應(yīng)電流表最大值也是其最大量程，故該拉力計的最大測量值是500N。