Question

11．為鍛煉身體，小明利用所學(xué)物理知識(shí)設(shè)計(jì)了一個(gè)電子拉力計(jì)，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(jì)，P和R1間的摩擦不計(jì)）．定值R₀=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0～0.6A．

（1）小明在電路中連入R₀的目的是什么？
（2）當(dāng)拉環(huán)不受拉力時(shí)，滑片P處于a端，閉合開關(guān)后電流表的讀數(shù)為多少？
（3）已知該彈簧伸入的長度△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)閉合后，當(dāng)電流表指針指在0.2A處，作用在拉環(huán)上水平向右的拉力為多大？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)可分析R₀的作用．
（2）當(dāng)滑片P處于a端時(shí)，R₀與R₁串聯(lián)，由歐姆定律求出電流表的讀數(shù)．
（3）當(dāng)電流表指針指在0.3A處，利用歐姆定律求出變阻器接入電路的電阻值，進(jìn)而求出電阻絲接入電路的長度，即可得到彈簧的伸長量，可由胡克定律求出拉力．

解答 解：（1）小明在電路中連入R₀的目的是防止電流過大而燒壞電流表．
（2）當(dāng)滑片P處于a端時(shí)，R₀與R₁串聯(lián)，
由串聯(lián)電路的總阻值等于各電阻之和可得：
R=+R₁=5Ω+25Ω=30Ω；
則電流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{30Ω}$=0.1A；
（3）當(dāng)電流表指針指在0.2A處時(shí)，由歐姆定律得：
電路中總阻值R′=$\frac{U}{I′}$=$\frac{3V}{0.2A}$=15Ω；
可得：變阻器接入電路中的電阻為：R_ab′=R′-R₀=15Ω-5Ω=10Ω；
接入電路中電阻絲的長度為：L=$\frac{10Ω}{25Ω}$×5cm=2cm，
則彈簧的伸長量為：△x=L₀-L=5cm，2cm=3cm
由乙圖知拉力為：F=300N；
答：（1）小明在電路中連入R₀的目的是防止電流過大而燒壞電流表（或答保護(hù)電路）；
（2）當(dāng)拉環(huán)不受拉力時(shí)，滑片P處于a端，閉合開關(guān)后電流表的讀數(shù)為0.1A；
（3）當(dāng)電流表指針指在0.2A處，作用在拉環(huán)上水平向右的拉力為300N．

點(diǎn)評(píng) 本題考查串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律、拉力與拉力器問題，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(shí)要注意分析圖乙所示圖象．