Question

某班科技小組的同學設計了一種簡易的電子拉力計，圖甲是其原理圖．放在水平地面上的物體A通過硬質彈簧與拉環相連。彈簧上端和金屬滑片P固定在一起（彈簧的電阻不計，P與R₂接觸良好且不計摩擦）．已知物體A的質量為100kg，定值電阻R₁ =" 6" ?，R₂是一根長為6cm的均勻電阻線（阻值與其長度成正比），其最大阻值為24?，電源電壓為6V，電流表的量程為0~0.6A．當不拉拉環是時，金屬滑片P剛好處于a端．已知該彈簧伸長的長度△l與所受豎直向上的拉力F間的關系如圖14乙所示，問：

（1）要把電流表的表盤改為拉力計的表盤，則拉力計表盤的零刻度應標在電流表表盤的何處？
（2）閉合開關，當電流表示數為0.6A時，R₂接入電路中的電阻為多少？
（3）在保證電路安全的條件下，物塊A對地面的壓力范圍是多少？

Answer 1

（1）0.2A （2）4?  （3）250N~1000N

解析試題分析：（1）當不拉拉環時，R₂=24?，
電路中電流
（2）當電流表示數為0.6A時，
總電阻
R₂接入電路的電阻
（3）由題意要保證電路的安全，則電路中最大電流不能超過0.6A，當電流為0.6A時，拉環上拉力最大．由第（2）問知R₂＇= 4?，又R₂的阻值與長成正比，
故此時連入電路中的電阻線長度為，
則彈簧伸長的長度
據乙圖知，此時拉環拉力最大為F_max=750N
A受重力G、支持力F_N和拉環拉力F_拉平衡，
由平衡知識得F_拉+F_N=G，當F_拉=F_max時，
地面對A的支持力F_N最小，F_N=G―F_max=1000N―750N=250N
當F_拉=0時，地面對A的支持力F_N最大，其值為F_N＇=G=1000N
由作用力與反作用力大小相等可得物體A對地面的壓力F_壓=F_N
故A對地面的壓力F_壓的范圍為250N~1000N．
考點：電流表的使用；電阻的串聯；歐姆定律的應用。
點評：重點是定律的應用，關鍵是能對物體受力進行簡單的分析，并利用圖表信息解題。