Question

某同學在學習滑動變阻器后，設(shè)計了一個如圖所示的握力計．彈簧處于自然狀態(tài)時，滑片P與滑動變阻器R斷開，當手在A、B之間握壓時，壓縮彈簧，帶動滑片P在電阻R上滑動，握力越大，電壓表示數(shù)越大．設(shè)電源兩端的電壓恒為U，定值電阻的阻值為R₀，滑動變阻器的總電阻為R，總長度為l，已知手每施加1N的握力，彈簧的長度就會縮短a．
（1）請在圖中完成電路連接（圖中a、b、c為接線柱）．
（2）電壓表的示數(shù)U_表與握力F之間的關(guān)系式是

 

．

Answer 1

分析：（1）先分析電源、滑動變阻器、定值電阻以及電壓表的連接方式，然后用導線將各元件依次連接起來，根據(jù)串聯(lián)電路電阻越大，電阻兩端的電壓就越大進行分析．
（2）當滑動變阻器全部接入電路中時，先根據(jù)歐姆定律求出電路中的電流，再求出滑動變阻器接入電路電阻的表達式，最后根據(jù)歐姆定律求出電壓表的示數(shù)U_表與握力F之間的關(guān)系式．

解答：解：（1）電源、滑動變阻器和定值電阻組成串聯(lián)電路，電壓表測量滑動變阻器兩端的電壓，因此用導線將電源、滑動變阻器以及定值電阻串聯(lián)起來，再并聯(lián)上電壓表，當握力越大時，滑片向下移動，電壓表測量的滑動變阻器接入電路的阻值越大，因此握力越大，滑動變阻器兩端的電壓就越大；如圖所示：

（2）當滑動變阻器全部接入電路中時，電路中的電流I=

U

R+R0

，
當握力為F時，滑片向下移動的距離S=Fa，單位長度的滑動變阻器的電阻為

R

L

，
所以此時滑動變阻器接入電路的電阻表達式為

RaF

L

，
所以電壓表的示數(shù)U_表與握力F之間的關(guān)系式U_表=I

RaF

L

=

U

R+R0

×

RaF

L

=

UFaR

I(R+R0)

．

點評：本題考查實物圖的連接和歐姆定律的應(yīng)用，關(guān)鍵是會根據(jù)要求設(shè)計串聯(lián)電路和并聯(lián)電路，難點是求電壓表的示數(shù)U_表與握力F之間的關(guān)系式．