Question

【題目】如圖甲所示是健身房常用的拉力器設計原理圖。硬質彈簧右端和金屬滑片P固定在一起。電壓表量程為0～3V，均勻電阻絲MN長為10cm、電阻R1＝10Ω，電源電壓U＝6V，P與R1間的摩擦不計。

(1)R0的作用是____________________________(寫出一條即可)，當作用在拉環上的力越大時，電壓表的示數就越________；

(2)為保證電壓表能正常工作，電路中R0至少應為多大_____________？

(3)當拉環不受拉力時，滑片P處于M端，閉合開關后，已知該彈簧伸長的長度ΔL與所受拉力F的關系如圖乙所示，若R0＝20Ω，通過計算說明，開關S閉合后，當電壓表指針指在1V處，作用在拉環上水平向右的拉力為多大_____________？

(4)在保證元件安全的條件下，此拉力器所能承受的拉力范圍為多少_____________？

Answer 1

【答案】串聯分壓、保護電壓表 大 10Ω 500N 0～1000N

【解析】

(1)串聯分壓、保護電壓表，作用在拉環上的力越大時，電壓表的示數就越大。

(2)當滑片P在N點時，電壓表測量R1兩端的電壓，電壓表最大為3V，由于電源電壓

U＝6V

U0＝3V

根據串聯電路特點可知R0至少為10Ω。

(3)電路中的電流

I0＝I1＝I＝＝0.2 A

滑片左半部分的電阻

R1＝＝5Ω

均勻電阻絲MN長為10 cm、阻值R1＝10Ω，則R1每1cm的阻值是1Ω，故彈簧被拉伸的長度為5 cm，由圖乙可知

F＝500N

(4)彈簧被拉伸到N點時，伸長10cm，由圖乙可得拉力應為1000N，故該拉力器所能承受的范圍為0～1000N。