Question

17．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．OV，电流表的量程为 O～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R_O的目的是防止电流过大而烧坏电流表．
（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0.1A处．
（3）通过计算说明，电流表表盘的0.3A处应标200牛．

Answer 1

分析 （1）根据串联电路的特点可分析R₀的作用．
（2）当滑片P处于a端时，R₀与R₁串联，由欧姆定律求出电流表的读数．
（3）当电流表指针指在0.3A处，利用欧姆定律求出变阻器接入电路的电阻值，进而求出电阻丝接入电路的长度，即可得到弹簧的伸长量，可由胡克定律求出拉力．

解答 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．
（2）当滑片P处于a端时，R₀与R₁串联，由欧姆定律得：I=$\frac{U}{{R}_{0}+{R}_{ab}}$=$\frac{3V}{5Ω+25Ω}$=0.1A
（3）当电流表指针指在0.3A处时，有：I′=$\frac{U}{{R}_{0}+{R}_{ab}′}$=0.3A
可得变阻器接入电路中的电阻为：R_ab′=5Ω
接入电路中电阻丝的长度为：L=$\frac{5Ω}{25Ω}$×5cm=1cm
则弹簧的伸长量为：△x=L₀-L=5cm-1cm=4cm
由图知拉力为：F=200N
故答案为：
（1）防止电流过大而烧坏电流表；
（2）0.1；
（3）200．

点评 本题是力电综合题，关键要明确它们之间的联系：电阻丝的长度，搞清电路的连接关系，运用力、电的基本规律解答．