Question

1．小強(qiáng)用所學(xué)物理知識(shí)設(shè)計(jì)了一個(gè)電子拉力計(jì)，圖甲是原理圖．硬質(zhì)彈簧右端和金屬滑片P固定在一起（彈簧的電阻不計(jì)，P與R₁間的摩擦不計(jì)）．定值電阻R₀=5Ω，a、b是一根長(zhǎng)為5cm的均勻電阻絲，阻值R₁=25Ω，電源電壓U=3V，電流表的量程為O～0.6A．則
（1）小強(qiáng)在電路中連入R₀的目的保護(hù)電路
（2）當(dāng)拉環(huán)不受拉力時(shí)，滑片P處于a端，求閉合開(kāi)關(guān)后電流表的示數(shù)0.1A；
（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．閉合開(kāi)關(guān)后，當(dāng)水平作用在拉環(huán)上的力為200N時(shí)，R₁=15Ω；當(dāng)電流表指針指到0.3A處時(shí)，作用在拉環(huán)上水平向右的力為400N．

Answer 1

分析 （1）分析圖示電路圖，根據(jù)電路圖分析答題．
（2）應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律求出電流表示數(shù)．
（3）由圖示圖象求出拉力對(duì)應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度，然后求出滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值大��；由串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，然后根據(jù)圖象求出拉力大小．

解答 解：（1）由圖示圖象可知，電阻R₀串聯(lián)在電路中，對(duì)電路有保護(hù)作用．
（2）滑片P處于a端，滑動(dòng)變阻器阻值全部接入電路，兩電阻串聯(lián)，
此時(shí)電路電流：I=$\frac{U}{{R}_{0}+{R}_{1}}$=$\frac{3V}{5Ω+25Ω}$=0.1A；
（3）由圖乙所示圖象可知，拉力為200N時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量為2cm，則接入電路的電阻絲長(zhǎng)度為5cm-2cm=3cm，
滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值：R₁=$\frac{25Ω}{5cm}$×3cm=15Ω；
由I=$\frac{U}{R}$可知，電路電流為0.3A時(shí)，電路總電阻：
R_總=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{0.3A}$=10Ω，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值R₁=R_總-R₀=10Ω-5Ω=5Ω，
滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻線長(zhǎng)度為：$\frac{5Ω}{\frac{25Ω}{5cm}}$=1cm，彈簧伸長(zhǎng)量為：5cm-1cm=4cm，
由圖乙所示可知，拉力大小為400N；
故答案為：（1）保護(hù)電路；（2）0.1A；（3）15；400．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了求電阻、電壓、拉力與拉力器量程問(wèn)題，分析清楚電路結(jié)構(gòu)、應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律即可正確解題，解題時(shí)要注意分析圖乙所示圖象．