Question

圖甲是一個(gè)拉力計(jì)的原理圖，硬質(zhì)金屬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)），R是定值電阻，ab是一根長4cm的均勻電阻絲，其阻值為40Ω，電源電壓U=6V，電流表的量程0～0.6A．請回答：
（1）為保護(hù)電流表，R的阻值至少為______Ω．
（2）若R=20Ω，當(dāng)拉環(huán)不受力時(shí)，滑片處于a端，閉合開關(guān)S后電流表的讀數(shù)是多少？
（3）若R=20Ω，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，通過計(jì)算說明，開關(guān)S閉合后，當(dāng)電流表指針指在0.2A處時(shí)，作用在拉環(huán)上水平向右的拉力是多大？

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)電流表的量程可知電路中的最大電流，當(dāng)電阻絲接入電路中的電阻為0時(shí)，R的阻值最小，根據(jù)歐姆定律求出最小值；
（2）當(dāng)拉環(huán)不受力時(shí)，R與R₁的最大阻值串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)和歐姆定律求出電流表的示數(shù)；
（3）根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻，再根據(jù)電阻的串聯(lián)求出此時(shí)電阻絲接入電路的電阻的阻值，根據(jù)題意求出連入電路中的電阻線長度，求出彈簧的伸長量，再由乙圖得出拉力大�。�
解答：解：（1）由電流表的量程可知電路中的最大電流I_max=0.6A，當(dāng)電阻絲接入電路中的電阻為0時(shí)，R的阻值最小，
根據(jù)歐姆定律可得，R的最小值：
R_0min===10Ω；
（2）R=20Ω，當(dāng)拉環(huán)不受力時(shí)，R與R₁的最大阻值串聯(lián)，
∵串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
∴根據(jù)歐姆定律可得，電路中的電流：
I₁===0.1A；
（2）當(dāng)電流表指針指在0.2A處時(shí)，電路中的總電阻：
R===30Ω，
電阻絲接入電路的電阻：
R₁′=R-R=30Ω-20Ω=10Ω，
R₁連入電路中的長度為1cm，
滑片向右移動(dòng)的距離△L=4cm-1cm=3cm，
由圖乙知，作用在拉環(huán)上的力F=300N．
答：（1）10；
（2）若R=20Ω，當(dāng)拉環(huán)不受力時(shí)，滑片處于a端，閉合開關(guān)S后電流表的讀數(shù)是0.1A；
（3）當(dāng)電流表指針指在0.2A處時(shí)，作用在拉環(huán)上水平向右的拉力是300N．
點(diǎn)評：理解由于滑片的移動(dòng)，當(dāng)連入電阻最小時(shí)，電流表的示數(shù)最大；當(dāng)連入電阻最大時(shí)，電流表的示數(shù)最小，會(huì)在不同狀態(tài)下利用歐姆定律是關(guān)鍵．