Question

17．如圖甲所示是一個電子拉力器原理圖．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）．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）要保證電壓表能正常工作，電路中R₀至少應(yīng)為多少？
（2）當(dāng)拉環(huán)不受拉力時，滑片P處于a端，閉合開關(guān)后電壓表的示數(shù)是多少？
（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，通過計算說明，開關(guān)S閉合后，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多大？此拉力器的量程為多少？

Answer 1

分析 （1）從電路圖可知，R₁、R₀串聯(lián)，電壓表最大量程為3V；根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可求R₀兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律可求R₀的大小；
（2）當(dāng)拉環(huán)不受拉力時，滑片P處于a端，電壓表測量導(dǎo)線兩端的電壓；
（3）由串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律求出與電壓表并聯(lián)的電阻阻值，然后求出彈簧的伸長量，再求出拉力大��；最后由圖象求出拉力器的量程．

解答 解：（1）電壓表示數(shù)為3V時，
電路電流：I=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{3V}{30Ω}$=0.1A，
此時電阻R₀的阻值：
R₀=$\frac{{U}_{0}}{I}$=$\frac{U{-U}_{1}}{I}$=$\frac{6V-3V}{0.1A}$=30Ω；
（2）由圖示可知，滑片在a端時，電壓表所測電壓為零，電壓表示數(shù)為0V．
（3）電路電流：I=$\frac{U}{{R}_{1}{+R}_{0}}$=$\frac{6V}{30Ω+45Ω}$=0.08A，
與電壓表并聯(lián)電阻的阻值：
R_aP=$\frac{{U}_{ap}}{I}$=$\frac{0.8V}{0.08A}$=10Ω，
彈簧的伸長量：L=$\frac{6cm}{30Ω}$×10Ω=2cm，
由圖乙所示圖象可知，此時拉力為：200N；
由圖乙所示圖象可知，拉力器的量程為：0～600N；
故答案為：（1）30Ω；（2）0；
（3）作用在拉環(huán)上水平向右的拉力為200N，此拉力器的量程為0～600N．

點(diǎn)評 本題考查了求電阻、電壓、拉力與拉力器量程問題，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，解題時要注意分析圖乙所示圖象．