Question

為鍛煉身體，小明利用所學物理知識設計了一個電子拉力計，圖是它的原理圖．硬質彈簧右端和金屬滑片P固定在一起（彈簧的電阻不計，P與R₁間的摩擦不計）．定值電阻R₀=5Ω，a、b是一根均勻電阻絲，阻值R₁=25Ω，電源電壓U=3V，電流表的量程為 0～0.6A．
（1）小明在電路中連入R₀的目的是什么？
（2）當拉環不受拉力時，滑片P處于a端，閉合開關后電流表的讀數是多少？
（3）當電流表指針指在0.3A處，這時R₁接入電路中阻值為多大？

Answer 1

分析：（1）由圖可知定值電阻R₀與可變電阻R_ab組成串聯電路，當滑片P在b端時R_ab=0，如果沒有定值電阻R₀將會造成電源短路；
（2）當滑片P在a端時，R₀與R_ab串聯，根據電阻的串聯和歐姆定律求此時電路中的電流；
（3）根據歐姆定律求出當電流表指針指在0.3A處時電路中的總電阻，根據電阻的串聯求出這時R₁接入電路中阻值．

解答：解：（1）小明在電路中連入R₀的目的是保護電路，防止電流過大而燒壞電流表；
（2）當滑片P在a端時，R₀與R_ab串聯，
∵串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，
∴根據歐姆定律可得，此時電流表的讀數：
I=

U

R0+Rab

=

3V

5Ω+25Ω

=0.1A；
（3）當電流表指針指在0.3A處時，電路中的總電阻：
R=

U

I′

=

3V

0.3A

=10Ω，
此時R₁接入電路中阻值：
R₁=R-R₀=10Ω-5Ω=5Ω．
答：（1）小明在電路中連入R₀的目的是保護電路；
（2）當拉環不受拉力時，滑片P處于a端，閉合開關后電流表的讀數是0.1A；
（3）當電流表指針指在0.3A處，這時R₁接入電路中阻值為5Ω．

點評：本題考查了串聯電路的特點和歐姆定律的應用，是一道較為簡單的計算題．