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，圖甲是原理圖．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R_l間的摩擦不計）．定值電阻R₀=5Ω，ab是一根長為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，當不拉拉環時，金屬滑片P剛好處于a端．已知該彈簧伸長的長度△L與所受拉力F間的關系如圖乙所示．

（1）小明在電路中連入R₀的目的是

防止電流過大而燒壞電流表（或保護電路）

．
（2）小明將電流表的表盤改為拉力計的表盤，當不拉拉環時，拉力計表盤上的零刻度應標在電流表表盤的

0.1

A處．
（3）通過計算說明，電流表表盤的0.6 A處應標多少牛？

Answer 1

分析：由圖可知定值電阻R₀與可變電阻R_ab組成串聯電路，當滑片P在a端時R_ab=25Ω，電路中的電阻最大，此時電路中的電流最小，彈簧沒有伸長，處于不受拉力狀態．當滑片P在b端時R_ab=0Ω，此時電路中的電阻最小，電流最大，彈簧伸長最長，處于受拉力最大狀態．

解答：解：（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=0Ω，如果沒有定值電阻R₀將會造成電源短路，因此小明在電路中連入R₀的目的是防止電流過大而燒壞電流表（或保護電路）．
（2）如圖所示，當不拉拉環時R_ab=25Ω，定值電阻R₀=5Ω，定值電阻R₀與可變電阻R_ab組成串聯電路，電源電壓U=3.0V，電流表的示數為：
R=R₀+R_ab=5Ω+25Ω=30Ω，
I=

U

R

=

3V

30Ω

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

3V

0.6A

=5Ω
故應標為500N．
故答案為：（1）防止電流過大而燒壞電流表（或保護電路）
（2）0.1
（3）500N

點評：能否通過圖甲準確判斷定值電阻R₀與可變電阻R_ab的電路關系，了解滑片在不同位置時電路所處的狀態，并轉化成拉力所對應的示數是本題的解題關鍵．