Question

为锻炼身体，小明利用所学物理知识设计了一个电子拉力计，图甲是原理图．硬质弹簧右端和金属滑片P固定在一起（弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计）．定值电阻R₀=5Ω，a、b是一根长为5cm的均匀电阻丝，阻值R_ab=25Ω，电源电压U=3.0V，电流表的量程为 0～0.6A，当不拉拉环时，金属滑片P刚好处于a端．已知该弹簧伸长的长度△L与所受拉力F间的关系如图乙所示．
（1）小明在电路中连入R₀的目的是________．
（2）小明将电流表的表盘改为拉力计的表盘，当不拉拉环时，拉力计表盘上的零刻度应标在电流表表盘的________A处．
（3）通过计算说明，电流表表盘的0.6A处应标多少牛？
（4）改装后电流表的表盘刻度有什么特点？

Answer 1

解：（1）小明在电路中连入R₀的目的是防止电流过大而烧坏电流表，起到保护电路的作用；
故答案为：保护电路．
（2）如图所示，当不拉拉环时R_ab=25Ω，定值电阻R₀=5Ω，定值电阻R₀与可变电阻R_ab组成串联电路，电源电压U=3V，
电流表的示数为：I===0.1A
所以拉力计表盘上的零刻度应标在电流表表盘的0.1A处．
故答案为：0.1．
（3）电流表表盘示数为0.6A处，电路中的电阻为=5Ω，
电路中电阻R_ab=0Ω，弹簧伸长5cm，
由图乙可知此时拉力的大小为500N，
故应标为500N．
答：电流表表盘的0.6A处应标500N．
（4）刻度盘往右方向拉力数值越来越大；拉力刻度值跨距左密右疏．
分析：由图可知定值电阻R₀与可变电阻R_ab组成串联电路，当滑片P在a端时R_ab=25Ω，电路中的电阻最大，此时电路中的电流最小，弹簧没有伸长，处于不受拉力状态．当滑片P在_b端时R_ab=0Ω，此时电路中的电阻最小，电流最大，弹簧伸长最长，处于受拉力最大状态．
点评：能否通过图甲准确判断定值电阻R0与可变电阻Rab的电路关系，了解滑片在不同位置时电路所处的状态，并转化成拉力所对应的示数是本题的解题关键．