Question

9．为了锻炼身体，小明利用所学物理知识设计了一个电子拉力计，如图所示是原理图．轻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），弹簧劲度系数为100N/cm．定值电阻R₀=10Ω，ab是一根长为10cm的均匀电阻丝，阻值R₁=25Ω，电源输出电压恒为U=6V，理想电流表的量程为0～0.6A．当拉环不受力时，滑片P处于a端．下列关于这个电路的说法正确的是（不计电源内阻）（　　）

• A． 小明在电路中连入R₀的目的是保护电路
• B． 当拉环不受力时，闭合开关后电流表的读数为0.1A
• C． 当电流表指针指在0.3A处时，拉力为600N
• D． 当拉力为200N时，电流表指针指在0.2A处

Answer 1

分析 由图所示可知，向左拉弹簧时，拉力增大，滑动变阻器的连入电路的阻值变大，根据欧姆定律和串联电路的特点逐个判断各电路中电表示数的变化，然后分析找出符合题意的设计电路图即可．

解答 解：A、开关闭合后，外电路的电阻值不能是0，所以小明在电路中连入R₀的目的是保护电路．故A正确；
B、由图可知，R₀与R₁连入电路部分的电阻是串联，当拉环不受拉力时当滑片在R₁的a端时，电路中的电流I₁=$\frac{U}{{R}_{0}+{R}_{1}}=\frac{6}{10+25}≈0.17$A，故B错误；
C、当电流为0.3A时，电路中的电阻R=$\frac{U}{I}=\frac{6}{0.3}Ω=20$Ω，
R₁连入电路中的电阻值R_bp=R-R₀=20Ω-10Ω=10Ω，
所以R₁连入电路中的长度为x=$\frac{10}{25}×10=4$cm，滑片向右移动的距离：△L=10cm-4cm=6cm，
由图乙知，作用在拉环上的力F=k△L=100N/cm×6cm=600N．故C正确；
D、当拉力为200N时，滑片向右移动的距离：△L′=$\frac{F′}{k}=\frac{200N/cm}{100N}=2$cm，
连入电路中的长度：x′=10cm-2cm=8cm
接入电路中的电阻值：$R′=\frac{8}{10}×25=20$Ω
所以电路中的电流值：$I′=\frac{E}{{R}_{0}+R′}=\frac{6}{10+20}=0.2$A．故D正确．
故选：ACD

点评 本题考查运用欧姆定律结合滑动变阻器的使用，能否通过图甲准确判断定值电阻R₀与可变电阻R₁的电路关系，了解滑片在不同位置时电路所处的状态，并转化成拉力所对应的示数是本题的解题关键．