Question

8．如圖甲是一電子拉力計(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是一根長為6cm的均勻電阻絲，阻值R₁=30Ω，電源電壓U=6V．
（1）R₀在電路中的作用是保護(hù)電路．
（2）當(dāng)拉環(huán)不受拉力時(shí)，滑片P處于a段，閉合開關(guān)后電壓表的讀數(shù)為0V．
（3）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，若R₀=45Ω，當(dāng)作用在拉環(huán)上水平向右的拉力F為400N時(shí)，電壓表的示數(shù)為1.6V．
（4）若增大R₀的阻值，當(dāng)用同樣的力拉拉環(huán)時(shí)，電壓的示數(shù)將變��；若將電壓表改裝成顯示拉力大小的測力計(jì)，則在增大R₀的阻值后，測力計(jì)測出的最大拉力的值將不變（選填“變大”、“變小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）由圖可知定值電阻R₀與可變電阻R₁組成串聯(lián)電路，當(dāng)滑片P在b端時(shí)R₁=0，如果沒有定值電阻R₀將會造成電源短路；
（2）當(dāng)拉環(huán)不受拉力時(shí)，電壓表被短路，據(jù)此可知電壓表的讀數(shù)；
（3）電壓表的內(nèi)阻很大、在電路中相當(dāng)于斷路，據(jù)此可知滑片移動時(shí)不能改變接入電路中的電阻，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的電流；由圖乙可知，當(dāng)作用在拉環(huán)上水平向右的拉力F為400N時(shí)彈簧的伸長量，根據(jù)題意求出滑片左側(cè)部分的電阻，再根據(jù)歐姆定律求出電壓表的示數(shù)；
（4）增大R₀的阻值時(shí)電路中的總電阻變大，根據(jù)歐姆定律可知電路中電流的變化，當(dāng)用同樣的力拉拉環(huán)時(shí)，滑片左側(cè)部分電阻不變，根據(jù)歐姆定律可知電壓表示數(shù)的變化；R₁電阻絲的長度一定，拉力最大時(shí)彈簧的伸長量相同，所測的最大拉力相同，據(jù)此進(jìn)行解答．

解答 解：（1）小明在電路中連入R₀的目的是保護(hù)電路，防止電流過大而燒壞電流表；
（2）當(dāng)拉環(huán)不受拉力時(shí)，電壓表被短路，則電壓表的讀數(shù)為0V；
（3）因電壓表的內(nèi)阻很大、在電路中相當(dāng)于斷路，
所以，滑片移動時(shí)不能改變接入電路中的電阻，
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=$\frac{U}{{R}_{0}+{R}_{1}′}$=$\frac{6V}{45Ω+30Ω}$=0.08A，
由圖乙可知，當(dāng)作用在拉環(huán)上水平向右的拉力F=400N時(shí)，彈簧的伸長量△L=4cm，
則R₁接入電路中的電阻：
R₁′=$\frac{4cm}{6cm}$×30Ω=20Ω，
電壓表的示數(shù)：
U₁=IR₁′=0.08A×20Ω=1.6V；
（4）增大R₀的阻值時(shí)電路中的總電阻變大，由I=$\frac{U}{R}$可知，電路中的電流變小，
當(dāng)用同樣的力拉拉環(huán)時(shí)，滑片左側(cè)部分電阻不變，由U=IR可知，電壓表示數(shù)變��；
R₁電阻絲的長度一定，拉力最大時(shí)彈簧的伸長量相同，測力計(jì)測出的最大拉力的值將不變．
故答案為：（1）保護(hù)電路；（2）0；（3）1.6；（4）變�。徊蛔儯�

點(diǎn)評 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律以及電路三種狀態(tài)的應(yīng)用，根據(jù)電壓表的正確使用判斷出滑片的移動不能改變電路中的電流是關(guān)鍵．