Question

【题目】图甲是一电子拉力计原理图．硬质弹簧右端和金属滑片P固定在一起（P与R间的摩擦不计）．电压表量程为0～3V，a、b是一根长为L＝6cm的均匀电阻丝，阻值R＝30Ω（相当于一个滑动变阻器），电源电压U＝6V，不施加拉力时滑片P位于a端．

（1）R0在电路中的作用是保护电路，要保证电压表能正常工作，计算R0的最小值；

（2）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，若R0=45Ω，当电压表的示数为1.6V时，计算作用在拉环上水平向右的拉力和此拉力器的量程．

Answer 1

【答案】（1）30Ω （2）400N；0～600N

【解析】

(1)电压表示数为3V时，电路电流为：

R0和R是串联关系，电压为：

U0=U-U1=6V-3V=3V，

此时电阻R0的阻值为：

(2)因电压表在电路中相当于断路，则由图知，R始终以最大阻值接入电路中与电阻R0串联，电压表测R滑片左侧电阻丝两端的电压，则电路中的电流：

与电压表并联部分电阻的阻值为：

此时弹簧的伸长量为：

，

由图乙所示图象可知，此时的拉力为400N；

电阻丝的长度为6cm，当滑片移到b端时拉力最大，即此时△L=6cm，由图乙所示图象可知，此拉力器的量程为：0～600N；