Question

為鍛煉身體，小明利用所學(xué)物理知識(shí)設(shè)計(jì)了一個(gè)電子拉力計(jì)，圖甲是原理圖．硬質(zhì)彈簧右端和金屬滑片P固定在一起（彈簧的電阻不計(jì)，P與R_l間的摩擦不計(jì)）．定值電阻R₀=5Ω，ab是一根長(zhǎng)為5cm的均勻電阻絲，阻值只R_ab=25Ω，電源電壓U=3.0V，電流表的量程為0～0.6A，當(dāng)不拉拉環(huán)時(shí)，金屬滑片P剛好處于a端．已知該彈簧伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度△L與所受拉力F間的關(guān)系如圖乙所示．

（1）小明在電路中連入R₀的目的是

防止電流過(guò)大而燒壞電流表（或保護(hù)電路）

．
（2）小明將電流表的表盤改為拉力計(jì)的表盤，當(dāng)不拉拉環(huán)時(shí)，拉力計(jì)表盤上的零刻度應(yīng)標(biāo)在電流表表盤的

0.1

A處．
（3）通過(guò)計(jì)算說(shuō)明，電流表表盤的0.6 A處應(yīng)標(biāo)多少牛？

Answer 1

分析：由圖可知定值電阻R₀與可變電阻R_ab組成串聯(lián)電路，當(dāng)滑片P在a端時(shí)R_ab=25Ω，電路中的電阻最大，此時(shí)電路中的電流最小，彈簧沒(méi)有伸長(zhǎng)，處于不受拉力狀態(tài)．當(dāng)滑片P在b端時(shí)R_ab=0Ω，此時(shí)電路中的電阻最小，電流最大，彈簧伸長(zhǎng)最長(zhǎng)，處于受拉力最大狀態(tài)．

解答：解：（1）由圖可知定值電阻R₀與可變電阻R_ab組成串聯(lián)電路，當(dāng)滑片P在b端時(shí)R_ab=0Ω，如果沒(méi)有定值電阻R₀將會(huì)造成電源短路，因此小明在電路中連入R₀的目的是防止電流過(guò)大而燒壞電流表（或保護(hù)電路）．
（2）如圖所示，當(dāng)不拉拉環(huán)時(shí)R_ab=25Ω，定值電阻R₀=5Ω，定值電阻R₀與可變電阻R_ab組成串聯(lián)電路，電源電壓U=3.0V，電流表的示數(shù)為：
R=R₀+R_ab=5Ω+25Ω=30Ω，
I=

U

R

=

3V

30Ω

=0.1A
所以拉力計(jì)表盤上的零刻度應(yīng)標(biāo)在電流表表盤的0.1A處．
（3）電流表表盤示數(shù)為0.6 A處，電路中電阻R_ab=0Ω，彈簧伸長(zhǎng)5cm，由圖乙可知此時(shí)拉力的大小為500N.

3V

0.6A

=5Ω
故應(yīng)標(biāo)為500N．
故答案為：（1）防止電流過(guò)大而燒壞電流表（或保護(hù)電路）
（2）0.1
（3）500N

點(diǎn)評(píng)：能否通過(guò)圖甲準(zhǔn)確判斷定值電阻R₀與可變電阻R_ab的電路關(guān)系，了解滑片在不同位置時(shí)電路所處的狀態(tài)，并轉(zhuǎn)化成拉力所對(duì)應(yīng)的示數(shù)是本題的解題關(guān)鍵．