Question

（2007?成都模拟）小陈同学所在的物理兴趣小组，利用所学知识设计了一个简易电子拉力计，图左是其原理图．该装置中电流表的示数可以显示拉力的大小．他们最初选用的主要器材及其规格是：
A．电池组（能够提供6V恒定不变的电压）
B．电流表（最程为0～0.6A）
C．定值电阻R₀（电阻为l0Ω）
D．硬电阻丝R（长度为1cm．总电阻为50Ω，电阻随长度均匀变化；滑片P与R接触良好且摩擦不计）
E．硬质弹簧（导电性能良好，电阻不计；能承受的最大拉力是150N，当拉力小于150N时，其伸长量△l与所受拉力F的关系图线见图右）

（1）该拉力计能够测量出的最大拉力是

100

N．
（2）为了增大拉力的测量范围，小陈他们又找来了如图左所示的一个定滑轮、一个滑轮组和一个杠杆，另有绕线若干．

①小陈他们已安好定滑轮，请你再选用图中的滑轮组或杠杆在图右的虚线框中进行适当的连接，并画出拉环的位置，使测力计拉力的测量范围变为原来的三倍（若需要文字说明，请写在图右下方的空白处）．
②在你新设计的拉力计中，电流表表盘上0.3A处应标

240

N．
（注：滑轮和杠杆重不计，摩擦不计）

Answer 1

分析：（1）由左图得出当滑片被拉至b端时，拉力最大，此时弹簧被拉伸1cm，从右图读出拉力大小；
（2）选用杠杆，如图，支点为B，移动拉环知C点，使AB=3AC，可以使测力计拉力的测量范围变为原来的三倍；
（3）知道电流表示数为0.3A，利用欧姆定律求出硬电阻丝连入电路的电阻，求出aP的长L_aP，即弹簧被拉伸的长度，从右图找出对应的拉力大小．

解答：解：（1）由题干左图可知，当滑片被拉至b端时，拉力最大，此时弹簧被拉伸1cm，
由由图可知此时的拉力：F=100N；
（2）如图所示，杠杆的A端通过定滑轮接在弹簧的右端，移动拉环知C点，使AB=3BC，杠杆A端对弹簧的拉力为对拉环拉力的

1

3

，使测力计拉力的测量范围变为原来的三倍；
（3）由题知：
I=

U

R0+RaP

=0.3A，
即：

6V

10Ω +RaP

=0.3A，
∴硬电阻丝连入电路的电阻：R_aP=10Ω，
L_aP=

10Ω

50Ω

×1cm=0.2cm，
弹簧被拉伸的长度为△L=1cm-0.2cm=0.8cm，
查表可知，此时F=80N，则改进后F'=3F=240N．
故答案为：（1）100；
（2）①如图所示，②240．

点评：能否通过左图准确判断定值电阻R₀与可变电阻R_aP的电路关系，求出滑片在不同位置时弹簧被拉抻的长度，通过右图转化成拉力大小是本题的解题关键．