Question

某課題小組的同學(xué)設(shè)計了一種簡易的電子拉力計，如圖所示是其原理圖，放在水平地面上的物體A通過硬質(zhì)彈簧與拉環(huán)相連．彈簧上端和金屬滑片P固定在一起（彈簧的電阻不計，P與R₂接觸良好且不計摩擦）．已知物體A的質(zhì)量為10kg，定值電阻R₁=6Ω，R₂是一根長為6cm的均勻電阻線（阻值與其長度成正比）；其最大阻值為24Ω，電源電壓為6V，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a端．己知該彈簧伸長的長度△l與所受豎直向上的拉力F間的關(guān)系如圖所示，取g=10N/kg．問：

（1）電流表中的示數(shù)隨著拉力的增大而

 

（選填“增大”或“減小”）
（2）若將電流表的表盤改為拉力計的表盤，則該表盤的零刻度所對應(yīng)的電流值是

 

A；拉力計的滿刻度是

 

N；
（3）能否將物體拉離地面？答：

 

（選填“能”或“不能”），理由是

 

Answer 1

分析：（1）結(jié)合滑動變阻器的變阻原理分析；
（2）當(dāng)不拉拉環(huán)時，金屬滑片P剛好處于a端，利用歐姆定律求對應(yīng)的電流值，
拉力計滿刻度時是電路中電流最大0.6A時，利用歐姆定律計算，并借助乙圖分析．

解答：解：（1）拉力增大時，連入的電阻減小，使得電路中的電流增大
（2）當(dāng)不拉拉環(huán)時，R₂=24?，由歐姆定律知，電路中電流
I=

U

R1+R2

=

6V

6Ω+24Ω

=0.2A
故拉力計的零刻度應(yīng)標(biāo)在電流表表盤上示數(shù)為0.2A處；
閉合開關(guān)，拉動拉環(huán)，當(dāng)電流表示數(shù)為0.6A時，由歐姆定律得
總電阻R′=10?
R₂接入電路的電阻R_2′=R′-R₁=10?-6?=4?
由題意要保證電路的安全，則電路中最大電流不能超過0.6A，當(dāng)電流為0.6A時，拉環(huán)上拉力最大．
R₂′=4?，又R₂的阻值與長度成正比，故此時連入電路中的電阻線長度為l=1 cm，
則彈簧伸長的長度△l=l₀-l=6cm-1cm=5cm
據(jù)乙圖知，此時拉環(huán)拉力最大為F_大=75N
（3）G=mg=10kg×10N/kg=100N，因?yàn)槔��?00N已超出拉力計的測量范圍，所以不能將物體拉離地面
故答案為：（1）增大；（2）0.2，75；（3）不能，因?yàn)槔��?00N已超出拉力計的測量范圍

點(diǎn)評：用好電流表的表盤就是拉力計的表盤，拉力最大時，即電流最大時；會從圖象的出需要的信息