Question

图甲是一个电子拉力计原理图。硬质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(P与R₁间的摩擦不计)。电压表量程为0～3V，a、b是一根长为6cm的均匀电阻丝，阻值R₁=30Ω，电源电压U="6V" 。
（1）要保证电压表能正常工作，电路中R_O至少应为         。
（2）当拉环不受拉力时，滑片P处于a端，闭合开关后电压表的读数为 _V。
（3）已知该弹簧伸长的长度ΔL与所受拉力F间的关系如图乙所示，若R₀=45Ω，通过计算说明, 开关S闭合后，当电压表指针指在0.8V处，作用在拉环上水平向右的拉力为多大?此拉力器的量程为多少？

Answer 1

（1）30Ω  （2）0V （3）200N  0-600N

试题分析：本题中是定值电阻R₀与电阻R₁串联，电压表测的是变阻器R₁中aP间的电压，但变阻器R₁接入电路的电阻不变，滑片P在移动时，电路中电流不变，当滑片P两只右移时，aP间的电阻变大，电压表的示数也将变大，电压表的量程为0-3V，所以aP间的电压最大值为3V，此时aP间的阻值为30Ω，电路中的电流为0.1A。电阻R₀两端的电压为6V-3V=3V，R₀的电阻为。当滑片P移至a端，此时aP间的电阻为零，根据欧姆定律，其两端电压也为零。
当R₀=45Ω时，电路中的电流为
aP间的电阻为：
变阻器是利用了改变电阻线的长度来改变电阻的，电阻大小与导体的长度成正比。根据电阻线的长度和电阻，可以求出aP间长度：，L_aP=2cm。根据电阻线的长度与电阻拉力的关系可以得出此时拉力为200Ω。串联电路分电压，当aP间的长度为2cm时，拉力为200N，则当aP间的长度为6cm时，拉力为600N，拉力器的量程为0-600N。