Question

為鍛煉身體，小安利用所學(xué)物理知識(shí)設(shè)計(jì)了一個(gè)用電流表顯示拉力大小的電子拉力計(jì)，圖甲是原理圖．彈簧右端和金屬滑片P固定在一起，ab是一根長(zhǎng)為5cm的均勻電阻絲，阻值R_ab=25Ω，定值電阻R₀=5Ω，電源兩端電壓U=3.0V恒定不變，電流表的量程為0﹣0.6A，當(dāng)不拉拉環(huán)時(shí)，金屬滑片P剛好處于a端．已知該彈簧伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度△L與所受拉力F間的關(guān)系如圖乙所示，彈簧的電阻及P與R_ab間的摩擦均不計(jì)，且P與電阻絲之間始終接觸良好．

（1）小安在電路中連入R₀的目的是什么？

（2）小安欲將電流表的表盤改為拉力計(jì)的表盤，當(dāng)不拉拉環(huán)時(shí)，拉力計(jì)表盤上拉力的零刻度應(yīng)標(biāo)在電流表表盤的何處？

（3）通過計(jì)算說明，電流表表盤的0.6A處應(yīng)標(biāo)的拉力數(shù)值是多少？

Answer 1

 解：（1）電路中連入R₀的目的是對(duì)電流表起保護(hù)作用，防止當(dāng)P移動(dòng)到R_ab的最右端時(shí)電流表被燒壞；

（2）當(dāng)拉環(huán)不受拉力時(shí)，滑片P處于a端，R0與Rab串聯(lián)，電流表測(cè)電路中的電流，

因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，

所以，電路中的電流：

I===0.1A，

即拉力計(jì)表盤上拉力的零刻度應(yīng)標(biāo)在電流表表盤0.1A處；

（3）當(dāng)電流表的示數(shù)為0.6A時(shí)，電路中的總電阻：

R===5Ω，

則此時(shí)電阻絲接入電路中的阻值：

R_ab′=R﹣R₀=5Ω﹣5Ω=0Ω，

則此時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量△L=5cm，

由圖乙可知，電流表表盤的0.6A處應(yīng)標(biāo)的拉力數(shù)值是250N．

答：（1）電路中連入R₀的目的是對(duì)電流表起保護(hù)作用，防止當(dāng)P移動(dòng)到R_ab的最右端時(shí)電流表被燒壞；

（2）當(dāng)不拉拉環(huán)時(shí)，拉力計(jì)表盤上拉力的零刻度應(yīng)標(biāo)在電流表表盤的0.1A處；

（3）電流表表盤的0.6A處應(yīng)標(biāo)的拉力數(shù)值是250N．