Question

【題目】圖甲是一個(gè)電子拉力計(jì)原理圖。硬質(zhì)彈簧右端和金屬滑片P固定在一起（P與R1間的摩擦不計(jì)）。電壓表量程為0～3V，a、b是一根長(zhǎng)為6cm的均勻電阻絲，阻值R1＝30Ω，電源電壓恒為6V。

（1）要保證電壓表能正常工作，電路中R0至少應(yīng)為_____Ω。

（2）當(dāng)拉環(huán)不受拉力時(shí)，滑片P處于a端，閉合開關(guān)后電壓表的示數(shù)是_____V。

（3）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，若R0＝45Ω，開關(guān)S閉合后，電流表示數(shù)為_____A，當(dāng)電壓表指針指在0.8V處，作用在拉環(huán)上水平向右的拉力為_____N。

（4）將電壓表改為拉力器，此拉力器所能測(cè)的最大力應(yīng)為600N；已知該彈簧所能承受的最大拉力為1000N，若使拉力器所能測(cè)的最大力增加100N，拉力器分度值不變，可采取的辦法是電源電壓和電壓表量程不變，將電阻絲換成與原來電阻絲材料和橫截面積相同、長(zhǎng)度一定的電阻絲，同時(shí)將電阻R0換成阻值為_____Ω的電阻，使用這根彈簧用上述這種方法設(shè)計(jì)的分度值不變的拉力器所能測(cè)的最大力_____（選填“能”或“不能”）達(dá)到1000N。

Answer 1

【答案】30Ω 0 0.08 200 40 不能

【解析】

（1）由于電壓表量程為0～3V，要保證電壓表能正常工作，則電壓表示數(shù)為3V時(shí)，

電路電流：I＝=＝0.1A，

根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律可得此時(shí)電阻R0的阻值：

R0＝==＝30Ω；

（2）由圖示可知，滑片在a端時(shí)，電壓表所測(cè)電壓為零，電壓表示數(shù)為0V。

（3）若R0＝45Ω，開關(guān)S閉合后，根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律可得電路電流：

I′＝＝＝0.08A；

當(dāng)電壓表指針指在0.8V處，根據(jù)I＝可得與電壓表并聯(lián)電阻的阻值：

RaP＝=＝10Ω，

則彈簧的伸長(zhǎng)量：△L＝×10Ω＝2cm，

由圖乙所示圖象可知，此時(shí)拉力為：200N；

（4）將電壓表改為拉力器，由于當(dāng)電壓表指針指在0.8V處，拉力為200N；則拉力器分度值為電壓表示數(shù)增大0.1V，則拉力增大25N；

此拉力器所能測(cè)的最大力應(yīng)為600N；若使拉力器所能測(cè)的最大力增加100N，即所能測(cè)的最大力應(yīng)為700N；

由圖乙所示圖象可知，此時(shí)拉力增大100N時(shí)，彈簧的伸長(zhǎng)量就增加1cm；

所以，當(dāng)拉力為700N時(shí)，彈簧的伸長(zhǎng)量△L＝7cm；

由于電阻絲換成與原來電阻絲材料和橫截面積相同、長(zhǎng)度一定的電阻絲，則電阻絲每1cm的電阻為5Ω；

所以，當(dāng)拉力為700N時(shí)電阻絲連入電路的電阻值為：

R1″＝7cm＝35Ω；

根據(jù)拉力器分度值為電壓表示數(shù)增大0.1V拉力增大25N可知：當(dāng)拉力為700N時(shí)，電壓表示數(shù)為U″＝2.8V；

所以電路中的電流I″＝=＝0.08A；

根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律可知：

R0的值R0″＝==＝40Ω。

由于電壓表量程為0～3V，所以電壓表示數(shù)最大為U最大＝3V；

根據(jù)拉力器分度值為電壓表示數(shù)增大0.1V拉力增大25N可知：電壓表示數(shù)最大時(shí)拉力為750N，

所以不能達(dá)到1000N。