Question

為鍛煉身體，小剛利用所學(xué)物理知識設(shè)計了一個電子拉力計，如圖甲是其原理圖。硬質(zhì)彈簧上端和金屬滑片P固定在一起(彈簧的電阻不計，P與R接觸良好且摩擦不計)。定值電阻R₀=5Ώ，R是一根長為5的均勻電阻線(阻值跟長度成正比)，其最大阻值為25Ώ，電源電壓為3V，電壓表的量程為0～3V，當(dāng)不拉拉環(huán)時，金屬滑片P剛好處于b端。已知該彈簧伸長的長度ΔL與所受拉力F問的關(guān)系如圖乙所示。求：

(1)小剛要把電壓表的表盤改為拉力計的表盤，當(dāng)不拉拉環(huán)時，拉力計表盤上的零刻度 應(yīng)標(biāo)在電壓表表盤的多少伏處?

(2)閉合開關(guān)，當(dāng)電壓表的指針指在1．5V時，電阻線接人電路中的電阻值為多少歐?此時，作用在拉環(huán)上豎直向上的拉力為多少牛?

Answer 1

（1）因為不拉拉環(huán)時，電阻線接入電路的阻值R₁＝25Ω，

由歐姆定律得I₁＝==0.1A

所以有U₀＝I₁R₀＝0.1A×5Ω＝0.5V

即拉力計表盤上的零刻度應(yīng)標(biāo)在電壓表表盤的0.5V處。

（2）當(dāng)電壓表的示數(shù)U₀’=1.5V時，由歐姆定律得I₂＝U₀’/R₀=1.5V/5Ω=0.3A

所以電阻線接入電路的阻值R₂＝（U―U₀’）/I₂=(3V―1.5V)/0.3A=5Ω

因為彈簧伸長量ΔL＝5cm―×5cm=4cm

所以查圖可右，此時拉力F＝400N。