Question

為鍛煉身體，小明利用所學(xué)物理知識設(shè)計了一個電子拉力計，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，P與R₁間的摩擦不計）．定值電阻R=5Ω，a、b是一根長為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．

（1）小明在電路中連入R的目的是______．
（2）當(dāng)拉環(huán)不受拉力時，滑片P處于a端，閉合開關(guān)后電流表的讀數(shù)為______A．
（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．通過計算說明，開關(guān)S閉合后，當(dāng)電流表指針指在0.3A處，作用在拉環(huán)上水平向右的拉力為多大？

Answer 1

【答案】分析：（1）由圖可知定值電阻R與可變電阻R_ab組成串聯(lián)電路，當(dāng)滑片P在b端時R_ab=0，如果沒有定值電阻R將會造成電源短路；
（2）當(dāng)滑片P在a端時，R與R_ab串聯(lián)，處于不受拉力狀態(tài)，知道電源電壓和兩阻值大小，利用歐姆定律求此時電路中的電流；
（3）當(dāng)電流為0.3A時，利用歐姆定律求出變阻器連入電路中的電阻，進而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小．
解答：解：（1）小明在電路中連入R的目的是防止電流過大而燒壞電流表；
（2）當(dāng)滑片P在a端時，R與R_ab串聯(lián)，
I===0.1A；
（3）當(dāng)電流為0.3A時
I′===0.3A；
∴變阻器連入電路中的電阻為：R_ab′=5Ω
連入電路中的電阻線長度：L′=×5cm=1cm，
則彈簧的伸長量：△L=5cm-1cm=4cm，
由圖象可知拉力：F=400N．
故答案為：（1）防止電流過大而燒壞電流表；
（2）0.1；
（3）作用在拉環(huán)上水平向右的拉力為400N．
點評：能否通過圖甲準(zhǔn)確判斷定值電阻R與可變電阻R_ab的電路關(guān)系，了解滑片在不同位置時電路所處的狀態(tài)，并轉(zhuǎn)化成拉力所對應(yīng)的示數(shù)是本題的解題關(guān)鍵．