Question

1．小強用所學物理知識設(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O～0.6A．則
（1）小強在電路中連入R₀的目的保護電路
（2）當拉環(huán)不受拉力時，滑片P處于a端，求閉合開關(guān)后電流表的示數(shù)0.1A；
（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．閉合開關(guān)后，當水平作用在拉環(huán)上的力為200N時，R₁=15Ω；當電流表指針指到0.3A處時，作用在拉環(huán)上水平向右的力為400N．

Answer 1

分析 （1）分析圖示電路圖，根據(jù)電路圖分析答題．
（2）應(yīng)用串聯(lián)電路特點與歐姆定律求出電流表示數(shù)．
（3）由圖示圖象求出拉力對應(yīng)的彈簧長度，然后求出滑動變阻器接入電路的阻值大小；由串聯(lián)電路特點與歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的阻值，然后根據(jù)圖象求出拉力大�。�

解答 解：（1）由圖示圖象可知，電阻R₀串聯(lián)在電路中，對電路有保護作用．
（2）滑片P處于a端，滑動變阻器阻值全部接入電路，兩電阻串聯(lián)，
此時電路電流：I=$\frac{U}{{R}_{0}+{R}_{1}}$=$\frac{3V}{5Ω+25Ω}$=0.1A；
（3）由圖乙所示圖象可知，拉力為200N時彈簧的伸長量為2cm，則接入電路的電阻絲長度為5cm-2cm=3cm，
滑動變阻器接入電路的阻值：R₁=$\frac{25Ω}{5cm}$×3cm=15Ω；
由I=$\frac{U}{R}$可知，電路電流為0.3A時，電路總電阻：
R_總=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{0.3A}$=10Ω，此時滑動變阻器接入電路的阻值R₁=R_總-R₀=10Ω-5Ω=5Ω，
滑動變阻器接入電路的電阻線長度為：$\frac{5Ω}{\frac{25Ω}{5cm}}$=1cm，彈簧伸長量為：5cm-1cm=4cm，
由圖乙所示可知，拉力大小為400N；
故答案為：（1）保護電路；（2）0.1A；（3）15；400．

點評 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．