Question

【题目】制作电子拉力计：

现有如下器材：一个电压恒威12V的电源；一个阻值为20Ω的定值电阻R0；一个量程为0~0.6A的电流表；一个开关；若干导线；一根长为6cm、阻值为30Ω的均匀电阻丝R1（它的阻值与其长度成正比）；一根轻质弹簧，一端可以固定，另一端和金属滑片P固定在一起（P与R1间的摩擦不计），它的伸长量与受到的拉力关系图象如图乙所示。

（1）请利用上述器材制作电子拉力计，在图甲所示方框中画出设计的电路图。

（2）请推导出拉力F与电流表示数I的关系式，并在图丙所示的电流表表盘上标出拉力为10N，30N时对应的刻度值。

Answer 1

【答案】（1）（2）F=60；

【解析】

（1）从电源正极依次串联定值电阻、开关、电阻丝、弹簧以及电流表，如下图所示：

（2）根据图乙可知，当拉力为40N时，弹簧的伸长量为8cm，则由F=k△L可得：k===5N/cm；因此F与△L的关系：F=5N/cm×△L①；电阻丝R1的阻值与其长度成正比,则由欧姆定律可得，电流表的示数为：I===②，联立①②可得，I=，因此拉力F与电流表示数I的关系式为：F=60；当拉力F=10N时，I1=0.24A；当F=30N时，I2=0.4A；指针在电流表刻度盘上的位置如下：